Araştırmacılar Karbondioksitin Dönüşümü için Kararlı Bir Bakır Katalizör Keşfetti
Ruhr-Universität Bochum ve Duisburg-Essen Üniversitesi’ndeki araştırmacılar tarafından karbondioksitin (CO2) kimyasallara veya yakıtlara dönüştürülmesi için yeni bir katalizör geliştirildi. Araştırmacılar bakırın seçiciliğini ve uzun vadeli kararlılığını iyileştirmek için halihazırda mevcut olan bakır katalizörlerini optimize ederek gerçekleştirdi. Yapılan bu arştırmanın sonuçları, 9 Şubat 2021’de çevrimiçi olarak yayınlanan Angewandte Chemie dergisinde Duisburg-Essen teknik Kimya III grubundan Profesör Corina Andronescu liderliğindeki ekiple birlikte Bochum Elektrokimya Merkezi’nden Dr. Yanfang Song ve Profesör Wolfgang Schuhmann liderliğindeki ekip tarafından yayınlandı.
Bor, Bakır Katalizörü Daha Kararlı Hale Getirir
İklim gazı olan CO2, endüstri için temel kimyasallar veya yakıtlar olarak kullanılabilen daha büyük karbon bileşiklerine dönüştürülebilir. Araştırmacılar, yenilenebilir enerjilerin yardımıyla CO2‘yi elektrokimyasal olarak dönüştürme fikrini gerçekleştirmeye çalışıyorlar. Eğer bu fikirlerini gerçekleştirebilirlerse sadece faydalı ürünler yaratmakla kalmayıp; aynı zamanda yenilenebilir enerjiler için depo görevi gören bir yenilik üretebilirler. Bakır, önceki çalışmalarda umut verici bir katalizör olarak ortaya çıkmıştı, ancak kısmen pozitif yüklü bir iyon şeklinde olmalıydı. Araştırmacılar, işte tam da bu problem çözmeye çalıştılar.
Geleneksel reaksiyon koşulları altında bakır, pozitif yüklü formundan ikiden fazla karbon atomuna sahip ürünlerin oluşumu için elverişsiz olan nötr duruma hızla dönüştürülür ve böylece katalizörü deaktive eder.
Bochum ve Duisburg-Essen’den gelen ekip bu durumu önlemek için borlu bir bakır katalizörü yeniden düzenledi. Araştırmacılar farklı bakır-bor oranlarını test ettiler ve ikiden fazla karbon atomuna sahip bileşiklerin oluşumunu desteklemek için en uygun bileşimi belirlediler. Ayrıca yaptıkları bu çalışma sayesinde bor bakır katalizörünün endüstriyel ölçekte gerekli olabilecek akım yoğunluklarında çalıştırılabileceğini gösterdiler.
Çinko, Korozyon Hasarını Önler
Araştırmacılar, yaptıkları sistemi katı bir katalizörün sıvı ve gaz fazları arasındaki elektrokimyasal reaksiyonu katalize ettiği bir gaz difüzyon elektrodu biçiminde uyguladılar. Gaz ve sıvı fazları arasındaki sınır bölgesinde yeterli CO2 çözünmesi önemliydi. Bilim insanları bunu özel bir bağlayıcı kullanarak başardılar.
Aşılması gereken diğer bir zorluk ise sistemi uzun bir süre boyunca sabit tutmaktı. İlk olarak elektrotların aşınması önlenmeliydi. Bu amaçla, kimyagerler sisteme çinkodan yapılmış bir kurban anotu entegre ettiler. Çinko, bakırdan daha az asal bir metal olduğu için, bakır korunurken, önce çinko korozyona uğrar.
Bu durumu araştırmayı yürüten Wolfgang Schuhmann; “Bir gaz difüzyon elektrodundaki seçici ve aktif katalizör malzemesinin kombinasyonu ile stabilize edici çinkonun eklenmesi, baz kimyasalların sentezi için CO2 kullanımına yönelik önemli bir adımdır.” diye özetliyor.
Kaynak: phys.org
