“MIT提升碳捕捉电化学反应催化系统效率 可制成汽车燃料、化学原料”

世界上的汽车信息能够捕捉和转换发电站二氧化碳的系统是抑制气候变化的重要工具，但是这样的系统大多比较低效和昂贵。 目前，据外国媒体报道，美国麻省理工学院( mit )的研究人员开发了一种大幅提高使用催化剂表面提高碳捕捉电化学反应效率的系统性能的途径。

使用染料明确水中的二氧化碳浓度(照片来源: mit ) )。

对碳捕获来说，这种催化系统是一个非常有吸引力的选择，可以生产燃料和化学原料运输等有价值的产品，因此可以为这一工艺提供特点，抵消二氧化碳排放量的减少。

在这样的系统中，一般含有二氧化碳的气体通过水输送二氧化碳，进行电化学反应。 这种气体通过水时动作缓慢，二氧化碳的转换速度下降。 新的设计将使这种二氧化碳集中在靠近催化剂表面的水中，从而使系统性能加倍。

研究人员表示，二氧化碳捕获是目前的课题，可以通过地质封存、海洋保存、矿化、化学转换等多种方法捕获二氧化碳。 提到利用这种温室气体制造有用的、可销售的产品，电化学转换技术有非常迅速的发展前景，但需要改进技术以使其经济上能够实现。 我们的研究目标是了解这个过程中最大的瓶颈是什么以及如何改善或缓解瓶颈 ”

研究表明，瓶颈是如何将二氧化碳输送到催化剂表面，促进必要的化学转化。 在这种电化学系统中，含有二氧化碳的气体在压力下与水混合，或者在装有铜等催化剂材料的容器中冒泡。 之后，可以施加电压促进生成碳化合物的化学反应，将这类碳化合物转化为燃料和其他产品。

在这样的系统中面临着两个挑战。 反应非常快，二氧化碳的消耗速度超过了供给速度，供给的二氧化碳全部被使用。 如果发生这种情况，水分解为氢和氧的反应就会占优势，而投入到该反应中的大部分能量就会被消耗掉。

此前，研究人员试图修饰催化剂表面，增加反应表面积，以优化这种反应，但由于提供给表面的二氧化碳无法跟上反应速度的增加，这将随着时间的推移产生氢气，因此未能得到预期的结果。

研究人员通过将抽吸气体的表面放置在催化材料附近来处理上述问题。 该材料是具有特殊纹理的“亲气”超疏水材料，不渗水，但可以使被称为胸甲( plastron )的光滑气体层与其表面紧密接触，使流入的二氧化碳正好与催化剂正对，从而使二氧化碳的转化反应最大化。 研究人员发现，采用基于染料的ph值指示器可以使测试样品中的二氧化碳浓度可视化，同时二氧化碳浓度的增加来源于胸甲。

在利用该装置的一系列实验室实验中，碳变换反应的速度会加倍，该反应会持续一段时间，但在原实验中很快就会消失。 该系统可以高速产生乙烯、丙醇、乙醇(潜在的汽车燃料)。 而且，氢气反应大幅削减。 这项新的研究可以对系统进行微调，以生成所需的产品组合，但在一些APP中，可能会得到预期的优化为燃料的氢气产生的结果。

由于二氧化碳集中在催化剂表面，这个新系统还生成了两种有用的碳化合物——丙酮和乙酸，但迄今为止电化学系统未检测出这两种碳化合物。

研究人员表示，在初期阶段的实验室研究中，疏水气体的材料被放置在铜电极旁边，但在未来的研究中，有可能使用一组密集交替并联的金属板制作实用的设备。