موفقیت محققان در تبدیل دی‌اکسیدکربن به الیاف نانویی
محققان با استفاده همزمان از دو نوع کاتالیست مختلف، دی‌اکسیدکربن را به الیاف نانویی از جنس کربن تبدیل کردند.
به گزارش ماد از تارنمای آزونانو، محققان دانشگاه کلمبیا و آزمایشگاه ملی بروکهاون در وزارت انرژی آمریکا (DOE) روشی برای تبدیل دی‌اکسیدکربن (CO۲) به نانوالیاف کربنی ارائه کردند.
این فرآیند از واکنش‌های الکتروکاتالیستی و ترموکاتالیستی برای تبدیل دی‌اکسید کربن به نانوالیاف کربنی استفاده می‌کند که محصولات جانبی مفیدی نیز ارائه می‌دهد. رویکرد آنها به کارگیری فرآیندهای ترموشیمیایی و الکتروشیمیایی همزمان است که در دمای اتاق و فشار اتمسفر انجام می‌شود.
در مقاله‌ای که محققان در مجله Nature Catalysis منتشر کردند، توضیح دادند که این روش ممکن است با موفقیت کربن را به شکل جامد در اشکال مفید برای متعادل کردن یا حتی رسیدن به انتشار کربن منفی در آورد.
جینگ گوانگ چن استاد مهندسی شیمی دانشگاه کلمبیا در این مورد توضیح داد: می‌توانید برای تقویت سیمان، نانوالیاف کربنی را در سیمان قرار دهید. این امر می‌تواند کربن را برای حداقل ۵۰ سال، یا حتی بیشتر در بتن محبوس کند. تا آن زمان، جهان باید به سمت منابع انرژی تجدیدپذیر سوق داده شود که کربن منتشر نمی‌کنند.
وی افزود: این فرآیند همچنین باعث تولید گاز هیدروژن (H۲) می‌شود که یک سوخت جایگزین قابل دوام با آلایندگی صفر در هنگام مصرف است. جذب دی‌اکسیدکربن یا تبدیل آن به عناصر دیگر برای کُند کردن گرمایش جهانی مفهوم جدیدی نیست. با این حال، حتی نگه‌داشتن گاز دی‌اکسیدکربن ممکن است منجر به نشت آن شود.
این محقق ادامه داد: علاوه بر این، بسیاری از دگرگونی‌های دی‌اکسیدکربن منجر به ترکیبات یا سوخت‌های مبتنی بر کربن بلافاصله قابل استفاده می‌شود که در نتیجه دی‌اکسیدکربن را دوباره به محیط باز می‌گرداند.
چن درمورد روش جدید محققان در این طرح توضیح داد: ما تلاش می‌کنیم دی‌اکسید کربن را به ماده ای با ارزش افزوده بیشتر، اما به شکل جامد و مفید تبدیل کنیم. این مواد کربنی جامد دارای کیفیت‌های مطلوب بسیاری مانند استحکام بالا و هدایت الکتریکی و حرارتی مناسب هستند. با این حال، جداسازی کربن از دی‌اکسید کربن و مونتاژ در این ساختارهای پیچیده کار آسانی نیست.
وی ادامه داد: دمای بیش از هزار درجه سانتیگراد برای یک فرآیند مستقیم و حرارت محور مورد نیاز است.
براساس این گزارش، محققان در ابتدا کشف کردند که منواکسیدکربن (CO) پیش ساز بسیار مناسب‌تری نسبت به دی‌اکسید کربن (CO۲) در فرآیند ایجاد نانوالیاف کربنی (CNF) است. سپس، آنها بازگشتند تا بفهمند چگونه می‌توان دی‌اکسیدکربن را برای این کار به کار برد.
دانشمندان از یک ترموکاتالیست آلیاژی آهن- کبالت استفاده کردند. این کاتالیست در دمای نزدیک به ۴۰۰ درجه سانتیگراد کار می‌کند که دمای پایین‌تری از فرآیند تبدیل مستقیم دی‌اکسیدکربن به CFR نیاز دارد. آنها همچنین مشاهده کردند که افزودن کمی کبالت فلزی اضافی به طور چشمگیری باعث افزایش تولید نانوالیاف کربنی می‌شود.
چن در این زمینه گفت: با جفت کردن الکتروکاتالیزور و ترموکاتالیست، ما از فرآیند پشت سر هم برای دستیابی به موادی استفاده می‌کنیم که با فرآیندهای منفرد به تنهایی قابل دستیابی نیست.
