خلية كهروكيميائية تنتج الكهرباء والمواد الكيميائية من ثاني أوكسيد الكربون !
خلية كهروكيميائية تنتج الكهرباء والمواد الكيميائية من ثاني أوكسيد الكربون !
يقول الباحثون أنه باستخدام الألمنيوم والأوكسجين سيكون هناك تكنولوجيا جديدة يمكن من خلالها تحويل ثاني أوكسيد الكربون إلى مواد كيميائية مفيدة وأيضاً تولد كميات كبيرة من الطاقة الكهربائية.
تعتمد على نطاق واسع بالتقاط الكربون واستخدامه واحتجازه فيما يسمى بتقنية (CCUS)، والتقنية حالياً محدودة في جزئية مقدار الطاقة لالتقاط الكربون.
بالإضافة إلى الوسائل لتحقيق الاستفادة القصوى من ثاني أوكسيد الكربون، منها تخزينه عن طريق تحويله إلى مواد كيميائية مفيدة ووقود وهذا ما أُثبتت صعوبة تطويره.
لكن مؤخراً المهندس الكيميائي (Lynden Archer) وزملائه في جامعة Cornell تحققوا إذا ما كانت الخلايا الكهروكيميائية قادرة على التقاط الكربون وتوليد الطاقة معاً.
مثل باقي الخلايا الكهروكيميائية افترضوا استخدام معدن ليكون القطب الموجب (Anode)، والتدفقات المخلوطة من ثاني أوكسيد الكربون والأوكسجين ليكونوا المكونات النشطة للقطب السالب (Cathode).
إن نواتج التفاعل الكهروكيمياوي بين القطب الموجب والسالب يمكنها عزل ثاني أوكسيد الكربون إلى مركبات غنية بالكربون في حين إنتاج الطاقة أيضاً.
آرثر وزميله وجدي السادات فصّلوا النتائج التي توصلوا إليها على النت في 20 July في مجلة Science Advances.
تستخدم الأبحاث السابقة الليثيوم الصوديوم والمغنيزيوم كقطب موجب في مثل هذه الخلايا الكهروكيميائية وفيها يتم تحويل ثاني أوكسيد الكربون إلى كربونات غير مفيدة.
يقول آرثر:
"بعدها تم اختيار استخدام الألمنيوم، وهو ثالث أكثر العناصر وجوداً في القشرة الأرضية".
ووفرة الألمنيوم تجعله رخيصاً، كما أنه أقل نشاطاً كيميائياً من الليثيوم والصوديوم، مما يجعله أكثر أماناً في العمل.
في الجهاز الجديد، يتكون القطب الموجب من رقائق الألومنيوم، والقطب السالب من مادة مسامية، موصل للكهرباء مثل شبكة الفولاذ المقاوم للصدأ التي تسمح لثاني أوكسيد الكربون والأوكسجين بالمرور عبره، الالكتروليت بين الموجب والسالب هو السائل بينهما الذي لا يسمح بانتقال الجزيئات.
في التجارب، يمكن للخلية الكهروكيميائية توليد ما يصل إلى 13 أمبير ساعي لكل غرام من الكربون التي تلتقطه، دون الحاجة إلى وجود محفز أو درجات حرارة عالية.
وعلاوة على ذلك، فإن تحويل ثاني أوكسيد الكربون إلى أكسالات الألومنيوم، والتي بدورها، يتم تحويلها بسهولة إلى حمض الأكساليك، وهي مادة كيميائية تستخدم على نطاق واسع في الصناعة.
من الناحية النظرية، إضافة مركبات إضافية إلى القطب السالب قد تساعد على تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى مواد كيميائية أخرى مفيدة.
ولاحظ آرثر أن الالكتروليت في مجموعة خليته الكهروكيميائية لا يعمل إذا تعرض للماء. وهذه مشكلة لأن انبعاثات ثاني أوكسيد الكربون التي يتعامل معها الجهاز قد تؤثر، مثل الانبعاثات في المصانع أو محطات توليد الكهرباء، قد تكون محملة بالرطوبة.
ومع ذلك قد يكون من الممكن العثور على الالكتروليت الذي يتحسس بشكل أقل للماء.
من يدري؛ قد يحدث هذا الابتكار في حال تطويره ثورة في مجال البيئة والطاقة !
المصدر:
spectrum.ieee.org
