Sebuah penelitian yang terbit di Nature Energy, studi yang dipimpin oleh Zhenxing Feng dari OSU College of Engineering dan rekannya di Southern University of Science and Technology di China dan Stanford University menjelaskan jenis elektrokatalis baru.
Katalis dapat secara selektif mendorong reaksi reduksi CO2 yang menghasilkan produk yang diinginkan – karbon monoksida adalah pilihan dalam penelitian ini. Katalis adalah segala sesuatu yang mempercepat laju reaksi kimia tanpa dikonsumsi oleh reaksi tersebut.
“Pengurangan karbon dioksida bermanfaat untuk lingkungan yang bersih dan pembangunan berkelanjutan,” kata Feng, asisten profesor teknik kimia. Berbeda dengan reduksi CO2 tradisional yang menggunakan metode kimiawi pada suhu tinggi dengan kebutuhan energi ekstra yang tinggi, reaksi reduksi elektrokimia CO2 dapat dilakukan pada suhu kamar dengan menggunakan larutan cair. Dan listrik yang dibutuhkan untuk reduksi elektrokimia CO2 dapat diperoleh dari energi terbarukan. sumber daya seperti tenaga surya, sehingga memungkinkan proses yang sepenuhnya ramah lingkungan. “
Reaksi reduksi berarti salah satu atom yang terlibat memperoleh satu atau lebih elektron. Dalam reduksi elektrokimia karbon dioksida, nanokatalis logam telah menunjukkan potensi untuk mereduksi CO2 secara selektif menjadi produk karbon tertentu. Mengontrol struktur nano sangat penting untuk memahami mekanisme reaksi dan untuk mengoptimalkan kinerja nanokatalis dalam mengejar produk tertentu, seperti karbon monoksida, asam format atau metana, yang penting untuk proses dan produk kimia lainnya.
“Namun, karena banyak kemungkinan jalur reaksi untuk produk yang berbeda, reaksi reduksi karbon dioksida secara historis memiliki selektivitas dan efisiensi yang rendah,” kata Feng. “Elektrokatalis perlu mendorong reaksi dengan selektivitas tinggi untuk mendapatkan satu produk tertentu, karbon monoksida dalam kasus kami. Meskipun banyak upaya di bidang ini, hanya ada sedikit kemajuan.”
Feng dan rekan pimpinan penelitiannya mencoba strategi baru. Mereka membuat nikel ftalosianin sebagai elektrokatalis yang direkayasa secara molekuler dan menemukan bahwa itu menunjukkan efisiensi yang unggul pada kepadatan arus tinggi untuk mengubah CO2 menjadi karbon monoksida dalam perangkat elektroda difusi gas, dengan operasi yang stabil selama 40 jam.
“Untuk memahami mekanisme reaksi katalis kami, kelompok saya di OSU menggunakan spektroskopi serapan sinar-X untuk memantau perubahan katalis selama proses reaksi, memastikan peran katalis dalam reaksi,” kata Feng. “Pekerjaan kolaboratif ini mendemonstrasikan katalis berperforma tinggi untuk proses ramah lingkungan dari reaksi reduksi elektrokimia CO2. Ini juga menjelaskan mekanisme reaksi katalis kami, yang dapat memandu pengembangan perangkat konversi energi di masa depan saat kami bekerja menuju ekonomi karbon negatif . “
Penelitian ini danai oleh Yayasan Sains Nasional, Departemen Energi, Laboratorium Katalisis Utama Provinsi Guangdong, Universitas Negeri Oregon, Yayasan Ilmu Pengetahuan Alam Nasional China dan Laboratorium Gabungan Guangdong-Hong Kong-Macao untuk Bahan dan Perangkat Energi Termal-Fotonik.
Jurnal Referensi:
- Xiao Zhang, Meng Gu, Yang Wang, Maoyu Wang, Weiying Pan, Zhan Jiang, Hongzhi Zheng, Zisheng Zhang, Marcos Lucero, Hailiang Wang, Qing Ma, George E. Sterbinsky, Yang-Gang Wang, Zhenxing Feng, Hongjie Dai, Jun Li, Yongye Liang. 2020. Molecular engineering of dispersed nickel phthalocyanines on carbon nanotubes for selective CO2 reduction. Nature Energy, 2020; DOI: 10.1038/s41560-020-0667-9
Tinggalkan komentar