به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، دانشمندان روشی را توسعه داده‌اند که می‌تواند دی‌اکسید کربن را به هیدروکربن‌های مایع ارزشمند تبدیل کند که اجزای اصلی سوخت جت هستند. این روش که توسط شیمیدانان دانشگاه ملی سنگاپور (NUS) توسعه داده شده است، در تولید سوخت سبز از یک ماده مبتنی بر نیکل برای کاتالیز کاهش الکتروشیمیایی دی‌اکسید کربن استفاده می‌کند.
محققان دریافتند که می‌توانند فرآیند کاتالیزوری را با وارد کردن مقدار کمی یون فلوراید به ساختار نیکل و همچنین با اعمال الکترولیز پتانسیل پالسی، به دقت تنظیم کنند.
به گفته محققان، این استراتژی‌ها به آنها اجازه می‌دهد تا کنترل بی‌سابقه‌ای بر انواع هیدروکربن‌های تولید شده داشته باشند، به ویژه در تعیین اینکه آیا مولکول‌ها زنجیره‌های مستقیم هستند یا شاخه دارند.
تخصص تکمیلی در سنتز کاتالیزور دانشیار بون سیانگ یئو از دانشکده شیمی دانشگاه ملی سنگاپور گفت: این کار، تخصص‌های مکمل در سنتز کاتالیزور، بررسی مکانیسم‌ها و مدل‌سازی محاسباتی را گرد هم می‌آورد که به ما امکان می‌دهد مکانیسم‌های جدید و استراتژی‌های طراحی برای کاهش دی‌اکسید کربن به هیدروکربن‌های زنجیره بلند را کشف کنیم. این کار بدون همکاری فشرده بین آزمایشگران و نظریه‌پردازان امکان‌پذیر نبود.»
تولید هیدروکربن‌های شاخه‌دار
محققان همچنین تأکید کردند که مطالعه آنها استراتژی‌های جدیدی را برای افزایش انتخابی تولید هیدروکربن‌های شاخه‌دار نشان می‌دهد.
طبق یک بیانیه مطبوعاتی، با استفاده از تکنیکی به نام الکترولیز پتانسیل پالسی، که در آن بایاس الکتریکی در چرخه‌های دوره‌ای تغییر می‌کند، این تیم توانست نسبت شاخه به خط هیدروکربن‌ها با پنج یا بیشتر اتم کربن را به طور قابل توجهی افزایش دهد و به بهبود بیش از ۴۰۰ درصدی در مقایسه با روش‌های استاندارد دست یابد. علاوه بر این، دوپینگ فلوراید در کاتالیزور نیکل به حفظ حالت اکسیداسیون آن در شرایط کاهشی کمک کرد، که یک عامل کلیدی در افزایش تشکیل زنجیره‌های هیدروکربنی طولانی‌تر است.
دکتر او یینگ‌کینگ، یکی از اعضای تحقیقاتی این تیم، گفت: پیشرفت کلیدی کار ما این است که توانستیم نشان دهیم که چرا کاتالیزور‌های مبتنی بر مس، با وجود اینکه در ده سال گذشته به شدت توسط جامعه مورد مطالعه قرار گرفته‌اند، در مقایسه با کاتالیزور‌های نیکل قادر به تشکیل مقادیر قابل توجهی از هیدروکربن‌های زنجیره بلند نیستند.
محققان نشان دادند که کاتالیزور‌های مبتنی بر نیکل، حذف اکسیژن از واسطه‌های واکنش را افزایش می‌دهند و باعث جفت شدن نامتقارن بین واسطه‌های مونوکسید کربن جذب شده و گونه‌های هیدروکربنی غیراشباع می‌شوند.
محققان همچنین فاش کردند که با توسعه روش‌هایی برای کنترل دقیق ساختار هیدروکربن‌های تولید شده از دی‌اکسید کربن با استفاده از الکتریسیته، این مطالعه مسیر‌های جدیدی را برای توسعه سوخت‌های هوایی پایدار و پیش‌ماده‌های شیمیایی مورد نیاز، باز می‌کند.
این مطالعه که در مجله Nature منتشر شده است، نشان می‌دهد که مواد مبتنی بر نیکل می‌توانند واکنش الکتروکاتالیستی کاهش CO۲ (CO۲R) را برای تولید هیدروکربن‌ها تا C۶ تسهیل کنند. این تحقیق نشان می‌دهد که آلایش فلوئور، ماهیت مکان‌های فعال نیکل را تغییر می‌دهد، که در تنظیم گزینش‌پذیری CO۲R نقش مهمی دارد.
محققان این مطالعه گفتند: ما مکانیسم واکنش CO۲R را با استفاده از جایگزین‌های واسطه، از جمله آلدهیدها، آلکیل یدید‌ها و استیلن، بررسی می‌کنیم. آلدهید‌ها به الکل‌ها و واسطه‌های بدون اکسیژن با الکتروکواکتیو احیا می‌شوند.