CO2 научились превращать в ценный материал для литиевых батарей
Наука и космос020 минут назад
Международная команда исследователей впервые смогла в реальном времени наблюдать, как углекислый газ преобразуется в твердый углерод внутри расплавленной соли при температуре примерно 500 °C. Это открытие приблизит разработку технологий, способных перерабатывать CO2 в ценный ресурс для создания аккумуляторов.
Исследование было проведено учеными Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли, Калифорнийского университета в Беркли и Национального института химической физики и биофизики Эстонии.
Суть технологии заключается в электролизе расплавленных солей. При пропускании электрического тока через горячую солевую смесь молекулы углекислого газа теряют атомы кислорода, а оставшийся углерод осаждается на катоде в твердой форме.
Ранее ученые могли лишь догадываться, что происходит внутри реактора. Наблюдение за процессом напрямую было практически невозможно, так как расплавленная соль при температуре около 500 °C быстро разрушает стандартные оптические устройства. Чтобы преодолеть эту проблему, исследователи разработали специальную реакционную камеру с жаропрочными линзами, что впервые обеспечило возможность наблюдать за реакцией фактически в реальном времени.
Эксперимент показал, что преобразование CO2 происходит не мгновенно, а проходит через два этапа. Сначала формируется промежуточное химическое соединение, после чего начинается образование твердого углерода. Кроме того, ученые обнаружили, что, изменяя состав расплава и материалы электродов, можно контролировать внутреннюю структуру получаемого углерода.
Это открывает интересные возможности для производства синтетического графита — одного из основных материалов для литий-ионных аккумуляторов. Для таких батарей крайне важна корректная кристаллическая структура графита, так как именно она обеспечивает быстрое движение ионов лития и влияет на эффективность работы аккумулятора.
В будущем данная технология сможет одновременно решать две задачи: улавливать промышленные выбросы углекислого газа и преобразовывать их в востребованное сырье для аккумуляторов электромобилей и систем хранения энергии.
Тем не менее, до промышленного применения еще далеко. В настоящее время процесс требует постоянного поддержания температуры около 500 °C, а для масштабирования технологии инженерам необходимо оптимизировать состав расплавленных солей, подобрать более эффективные материалы для электродов, снизить энергозатраты и обеспечить равномерное распределение тепла и электрического тока в крупных реакторах.
DexterИсточники:Interesting EngineeringНаука и космос0Наука20 минут назад
Источник