بحثٌ عن الطاقة النظيفة: محفِّز ذو أساس من الكوبالت أكثر كفاءة لتحويل CO₂ إلى CO

قام فريق من الباحثين بتخليق سلسلة من المحفّزات العضوية المستندة إلى الكوبالت، يمكنها بكفاءة تحويل ثاني أكسيد الكربون المائي إلى أول أكسيد الكربون.

تُعَد عملية إرجاع ثاني أكسيد الكربون إلى أول أكسيد الكربون ثم إلى هيدروكربونات عضوية يمكن أن تُحرق كوقود واحدة من أكثر العمليات المُتوخَّاة في الصناعة الكيميائية.

يمكن إرجاع ثاني أكسيد الكربون المذاب في الماء كهربائيًّا عن طريق تطبيق فرق جهدي يدفع بالإلكترونات من القطب السالب للانتقال إلى غاز ثاني أكسيد الكربون المذاب. ولكن، الإرجاع المنافس حركيًّا من الماء نفسه يجعل هذه العملية غير فعالة.

صمم فريق من الباحثين من كاليفورنيا والصين والمملكة العربية السعودية محفِّزًا لتسهيل تحوُّل ثاني أكسيد الكربون إلى أول أكسيد الكربون بدرجة عالية جدًّا، بحيث ينعدم تقريبًا الإرجاع المنافس خارج المسار، ونشروا نتائج عملهم في دورية Science¹ .

صمم الفريق محفِّزات جديدة تتكون من تكرار وحدات عضوية تسمى البورفيرينات تحتوي على ذرة الكوبالت في مركزها، وترتبط تساهميًّا فيما بينها لتشكل شبكة واسعة- أو إطار عمل عضوي تساهمي (COF). 

وقد حقق نموذجهم المحفّز تقريبًا ضعف معدل تحويل المنتج لكل ملغرام من الحافز، وأبدى زيادة تتجاوز 10% في انتقائية ثاني أكسيد الكربون، مقارنة بجزيئات البورفيرين الخالية من الكوبالت في المحلول.

بعدئذٍ شرع الفريق في ضبط الخصائص البنيوية للمحفّز، مثل حجم المسام ومحتوى ذرات الكوبالت؛ لزيادة تحسين خصائصه المحفّزة– مظهرين أيضًا أن الخصائص العيانية للمحفّز غير المتجانس يمكن التحكم بها استراتيجيًّا باستخدام نهج اللبنات الجزيئية هذا.

اشترك للحصول على النشرة الإلكترونية المحدّثة كل أسبوعين لكي تبقى على اطلاع بكافة المستجدات على الموقع.