إن غاز ثاني أكسيد الكربون له أضرار عديدة على صحة الإنسان لاسيما أنه من الغازات المسببة للاحتباس الحراري.

وقد أثبتت الدراسات التي أجراها علماء في الجامعة الوطنية في سنغافورة”NUS” آليةً جديدة للاختزال الكهروكيميائي الانتقائي لثاني أكسيد الكربون(CO2) إلى الإيثانول باستخدام محفزات مركبة من النحاس والفضة(Cu-Ag)، ويُعد هذا التخفيض الكهروكيميائي لثاني أكسيد الكربون إلى وقود و مواد كيميائية حين تشغيله بالكهرباء المتجددة يُعد خطوة إلى الأمام في التخفيف من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، وتعد مواد النحاس(Cu) عوامل محفزة اختيارية لهذه العملية إذ لديها أعلى الأنشطة الكهروكيميائية للمنتجات متعددة الكربون.
ومع ذلك فإن انتقاءهم الإيثانول(C2H5OH) وهو وقود ذو قيمة عالية ومواد وسيطة كيميائية دائمًا ما يكون أقل من الإيثيلين(C2H4)، وينشأ التفضيل لإنتاج الإيثيلين مقارنة بالإيثانول من آلية ثنائي أكسيد الكربون في إنتاج جزيئات(C2) من (CO2)، حيث يفضل تكوين الإيثيلين الذي يحتوي على حاجز طاقة أقل من الإيثانول.
وأظهر فريق للبحوث بقيادة البروفيسور يو بون سيانغ جايسون من قسم الكيمياء في “NUS” مع فريق بقيادة الدكتور Federico Calle-Vallejo من جامعة برشلونة أن تدفق جزيئات أحادي أكسيد الكربون(CO) المقدمة من الفضة(Ag) محفزات مشتركة ينشط مسارًا ميكانيكيًا مغلقًا بطريقة أخرى على النحاس(Cu) الذي يحول غاز ثاني أكسيد الكربون إلى إيثانول.
واختُبِرتْ سلسلة من المحفزات المركبة(Cu-Ag) المصنعة من خليط من أسلاك النحاس النانوية(Cu) ومساحيق الفضة(Ag) من أجل أنشطة اختزال ثاني أكسيد الكربون الكهروكيميائية، وأثناء اختزال ثاني أكسيد الكربون تحوّل الفضةُ ثاني أكسيد الكربون إلى أول أكسيد الكربون، وتنتقل هذه الجزيئات إلى المواقع النشطة للنحاس لمزيد من الاختزال إلى الهيدروكربونات (الإيثيلين) والكحول (الإيثانول).
ثم قام الباحثون بتغيير نسبة (Ag / Cu) وأحجام جسيمات(Ag) في المركبات لزيادة هجرة (CO) على سطح المحفز من الفضة(Ag) إلى المواقع النشطة للنحاس(Cu). وأظهرت النتائج التجريبية أن زيادة تدفق ثاني أكسيد الكربون عزز إنتاج الإيثانول بما يصل إلى خمس مرات مع تأثير ضئيل على إنتاج الإيثيلين، وتظهر المحاكاة النظرية لآلية التفاعل أنه بدلاً من التفاعل الجزئي (CO + CO) الذي يؤدي إلى تكوين الإيثيلين كان التفاعل الجزئي (CO + CHx) هو السائد في تكوين رابطة (C-C) بتحفيز من (Cu-Ag)، وقد كان الإيثانول هو المنتج الوحيد في التفاعل الجزئي (CO + CHx) الذي وُجِد أنه يَحدث في مواقع نشطة مختلفة عن تلك التي سهلت تكوين الإيثيلين عبر التفاعل الجزئي (CO + CO). وتتضمن الخطط الإضافية الناشئة عن هذا الاكتشاف من قبل فريق البحث زيادة المواقع النشطة إلى أعلى درجة من خلال تصميم المحفز والإنتاج المتزايد باستخدام تكوين خلية تدفق إنتاجية عالية.
قال الأستاذ يو :
“إن المفهوم القائل بأنه يمكن فتح مسار مغلق سابقًا بتدفق وسيط كما هو موضح في هذا العمل يفتح إمكانيات جديدة للكشف عن آليات اصطناعية جديدة لم يكن الوصول إليها ممكنا سابقا”

المصدر:
https://phys.org/news/2020-05-electrochemical-reduction-carbon-dioxide-ethanol.html