Hiilidioksidipäästöt vedyksi ja sähköksi

Kaaviokuva hybridistä Na-CO2 järjestelmästä ja sen reaktiomekanismista. UNIST

Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) tehty tutkimustyö on kehittänyt järjestelmän, joka tuottaa sähköä ja vetyä (H2) samalla kun poistetaan hiilidioksidia (CO2) ilmastoa tärvelemästä.

Tässä työssä tutkimusryhmä esitteli Hybrid Na-CO2 -järjestelmän, joka pystyy jatkuvasti tuottamaan sähköenergiaa ja vetyä tehokkaalla hiilidioksidimuunnoksella.

"Hiilidioksidin talteenotto-, hyödyntämis- ja sidontatekniikat (CCUS) ovat viime aikoina saaneet paljon huomiota maailmanlaajuisen ilmastonmuutoksen käsittelyyn", toteaa tutkimusta johtanut professori Guntae Kim. "Tämän teknologian avain on kemiallisesti stabiilien CO2-molekyylien helppo muuntaminen muiksi materiaaleiksi. Uusi järjestelmä on ratkaissut tämän ongelman CO2:n liukenemismekanismilla."

Suuri osa ihmisen hiilidioksidipäästöistä imeytyy mereen ja muuttuu happamaksi. Tutkijat keskittyivät tähän ilmiöön ja esittivät ajatuksen CO2:n sulattamisesta veteen sähkökemiallisen reaktion aikaansaamiseksi. Jos happamuus kasvaa, protonien määrä kasvaa, mikä puolestaan lisää voimaa houkutella elektroneja. Jos tämän ilmiön perusteella luodaan akkujärjestelmä, sähköä voidaan tuottaa poistamalla CO2.

Heidän Hybrid Na-CO2 -järjestelmä, aivan kuten polttokenno, koostuu katodista (natriummetalli), erottimesta (NASICON) ja anodista (katalyytti). Toisin kuin muut paristorakenteet, katalyytit sisältyvät veteen ja ne on liitetty johdolla katodiin. Kun CO2 injektoidaan, koko reaktio käynnistyy, jolloin CO2 poistuu ja syntyy sähköä ja vetyä (H2). Tällä hetkellä CO2:n konversiotehokkuus on korkea, 50%.

"Tämä hybridi-Na-CO2 -kenno, joka ottaa käyttöön tehokkaat CCUS-teknologiat, ei ainoastaan hyödynnä CO2:ta sähköenergian tuottamiseen, vaan myös tuottaa puhtaan energialähteen eli vedyn", sanoo tutkija Jeongwon Kim.

Erityisesti tämä järjestelmä on osoittanut yli tuhannen tunnin vakautta ilman, että elektrodit vahingoittuvat. Järjestelmää voidaan käyttää CO2:n poistamiseen indusoimalla vapaaehtoisia kemiallisia reaktioita. Lisäetuna on, että Hybridi-Na-CO2 ei regeneroi CO2:ta varauksen aikana, toisin kuin aproottiset metalli-CO2-kennot.

"Tämä tutkimus johtaa entistä enemmän johdettuun tutkimukseen ja pystyy tuottamaan H2:tä ja sähköä tehokkaammin, kun elektrolyytit, erotin, järjestelmän suunnittelu ja sähkökatalyytit paranevat", professori Kim sanoi.

Aiheesta aiemmin:

Saastunut ilma voi tuottaa sähköä

Hiilidioksidipäästöt hyötykäyttöön