Wissenschaftler der Reisuniversität verwandeln Treibhausgas in umweltfreundlichen Flüssigbrennstoff

Wissenschaftlern der Rice University ist es gelungen, ein Treibhausgas auf umweltfreundlichere Weise in flüssigen Kraftstoff umzuwandeln.

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Forschern der Rice University gelang es, ein Treibhausgas in einen umweltfreundlicheren reinen Flüssigkraftstoff umzuwandeln.

Der katalytische Reaktor, der vom Labor des Chemie- und Biomolekularingenieurs Haotian Wang der Rice University und einem Team von Wissenschaftlern entwickelt wurde, verwendet Kohlendioxid als Ausgangsmaterial und produziert gereinigte Konzentrationen von Ameisensäure. Gegenwärtig ist Ameisensäure, die auf herkömmliche Weise hergestellt wird, kostspielig und benötigt viel Energie.

Die Arbeit von Rice könnte den Einsatz von Konversionstechnologien vorantreiben

Das von den Reisforschern geschaffene System könnte dazu beitragen, den Einsatz von Umwandlungstechnologien für Kohlendioxid kommerziell voranzutreiben.

„Ameisensäure ist ein Energieträger. Es ist ein Brennstoffzellen-Brennstoff, der Strom erzeugen und Kohlendioxid ausstoßen kann – das man sich schnappen und wiederverwerten kann“, sagte Wang in einer Pressemitteilung, in der er die Forschung ankündigte. „Er ist auch in der chemischen Industrie als Ausgangsmaterial für andere Chemikalien und als Speichermaterial für Wasserstoff von grundlegender Bedeutung, das fast die 1.000-fache Energie desselben Volumens des schwer zu verdichtenden Wasserstoffgases aufnehmen kann. Das ist derzeit eine große Herausforderung für Wasserstoff-Brennstoffzellen-Autos“.

Das neue System ist ein Ergebnis der Bemühungen von Wang und dem Team der Brown School of Engineering von Rice, nützliche Technologien zu finden, die Treibhausgase in Produkte umwandeln können. Mit diesem Test konnte das Team eine Energieumwandlungseffizienz von rund 42% erreichen.

Eigene Entwicklungen der Forscher machten dies möglich

Chuan Xia, Hauptautor der Studie, die in Nature Energy veröffentlicht wurde, sagte, dass seine Entwicklung eines zweidimensionalen Wismutkatalysators und die Entwicklung eines Festkörperelektrolyten, der das Salz für eine Reaktion überflüssig macht, die Umwandlung des Treibhausgases in etwas Umweltfreundlicheres möglich machten.  Nachdem das Verfahren perfektioniert war, arbeiteten die Wissenschaftler mit dem Brookhaven National Laboratory zusammen, um den Prozess zu beobachten.

„Die Röntgenabsorptionsspektroskopie, eine leistungsstarke Technik, die an der Strahlführung der Inner Shell Spectroscopy (ISS) an der National Synchrotron Light Source II des Brookhaven Labors zur Verfügung steht, ermöglicht es uns, die elektronische Struktur von Elektrokatalysatoren im operando – d.h. während des eigentlichen chemischen Prozesses – zu untersuchen“, sagte Co-Autor Eli Stavitski, leitender Wissenschaftler an der Strahlführung der ISS. „In dieser Arbeit verfolgten wir die Oxidationszustände von Wismut bei verschiedenen Potenzialen und konnten den aktiven Zustand des Katalysators während der Kohlendioxid-Reduktion identifizieren.

Auswirkungen auf das Gesamtbild

Das Labor war in der Lage, 100 Stunden lang kontinuierlich Ameisensäure zu erzeugen, wobei die Komponenten des Reaktors nur wenig abgebaut wurden.  Die Wissenschaftler sehen in ihrer Arbeit einen größeren Einfluss auf die Umwelt.

„Das große Bild ist, dass die Kohlendioxid-Reduzierung sehr wichtig für ihre Auswirkungen auf die globale Erwärmung sowie für die grüne chemische Synthese ist“, sagte Wang. „Wenn der Strom aus erneuerbaren Quellen wie Sonne oder Wind stammt, können wir eine Schleife schaffen, die Kohlendioxid in etwas Wichtiges verwandelt, ohne dass mehr davon ausgestoßen wird“.