محلّل كهربائي فعال لتفكيك CO2 في الماء المحايد باستخدام مواد وفيرة في الأرض

يعد التفكيك الكهروكيميائي الاقتصادي والفعال لثاني أكسيد الكربون إلى أول أكسيد الكربون والأكسجين خطوة أساسية لإنتاج الوقود السائل لتخزين الطاقة المتجددة واستخدام CO2 كمواد خام للمواد الكيميائية. لا تزال المحفزات غير المتجانسة لتحويل CO2 إلى أول أكسيد الكربون المرتبطة بتفاعل انودي يطور الأكسجين في خلايا ذات كفاءة عالية في الطاقة غير متاحة بعد. يعد الحديد البورفيريني المثبت في طبقة موصلة من نافيون/مسحوق الكربون كاثودًا مستقرًا ينتج أول أكسيد الكربون في ماء ذي الرقم الهيدروجيني المحايد بكفاءة فارادائية تصل إلى 90%. تم ربطه مع أنود أكسيد الكوبالت الفوسفاتي المؤكسد للماء في محلل كهربائي منزلي الصنع بواسطة غشاء نافيون. تم تحقيق كثافات تيار تبلغ حوالي 1 مللي أمبير/سم² على مدى 30 ساعة من التحليل الكهربائي عند جهد خلية قدره 2.5 فولت، حيث يتم تفكيك CO2 و H2O إلى CO و O2 بكفاءة طاقة تبلغ 50%. من اللافت أن تقليل CO2 يتفوق على تقليل الماء المتزامن. لا يمنع الإعداد النقل الفعال للبروتونات عبر فاصل غشاء نافيون: حيث يبلغ فقدان الجهد المقاوم 0.1 فولت فقط ويبقى الرقم الهيدروجيني ثابتًا. هذه النتائج توضح إمكانية إعداد خلية كهروكيميائية فعالة ومنخفضة الجهد تقوم بتحويل CO2 إلى CO و O2 عن طريق ربط محفز جزيئي معتمد على معدن انتقالي وافر مع محفز أنودي رخيص وسهل التحضير يقوم بأكسدة الماء إلى O2.