Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) обнаружили способ создания углеводородного топлива при реакции меди и диоксида углерода. Для чудесного превращения нужно совсем немного золота.

Когда на медь воздействует напряжение, этот материал действует как сильный катализатор, который инициирует электрохимическую реакцию с углекислым газом, последний превращается в метан или метанол. Но проблема в том, что медь слишком легко окисляется. Медь по своему существу нестабильна, что значительно замедляет реакцию с углекислым газом и ведет к созданию нежелательных побочных продуктов.

Различные исследователи со всего мира в течение многих лет изучали потенциал меди в качестве энергосберегающего средства для утилизации выбросов двуокиси углерода на электростанциях. Предполагается, что вместо прямого попадания в атмосферу, углекислый газ будет циркулировать через медный катализатор и превращаться в метан или метанол. В свою очередь, метан и метанол могут служить топливом для электростанции или же могут быть преобразованы в такие химические продукты, как этилен. Подобная система, как ожидается, может значительно сократить выбросы парниковых газов на электростанциях, работающих за счет угля и природного газа.

Доцент кафедры машиностроения и биологической инженерии MIT Кимберли Хамад-Шеферли и ее команда придумали технологию, которая позволяет при использовании золота снизить энергию, необходимую для преобразования углекислого газа в полезные вещества при помощи меди. Так как золото является устойчивым к коррозии и окислению элементом, группа инженеров решила смешать мельчайшие наночастицы золота и меди. Они отметили, что добавление небольшого количества золота, делает медь намного более стабильным реагентом. В своих экспериментах ученые применяли электроды, покрытые гибридными наночастицами, при реакции с углекислым газом. Затем исследователи сравнивали электроды, покрытые чистой медью с теми, что покрыты новым материалом. Эффективность оказалась на порядок выше. Ученые решили использовать наночастицы, так как чем меньше частицы, тем больше площадь поверхности для взаимодействия с молекулами углекислого газа. 

"Обычно вы должны приложить много энергии для превращения углекислого газа в нечто полезное", сказала Хамад-Шеферли. "Мы показали, что гибридные медно-золотые наночастицы гораздо стабильнее. У них есть потенциал, который позволит снизить энергию, необходимую для реакции."

Забегая вперед, Хамад-Шеферли заявила, что команда надеется более подробно изучить структуру золото-медных наночастиц, чтобы найти оптимальную конфигурацию для преобразования углекислого газа. До сих пор команда продемонстрировала эффективность наноэлементов, которые состоят из одной трети золота и двух третей меди, а также двух третей золота и одной трети меди. Хамад-Шеферли признает, что покрытие промышленных электродов золотом может обойтись очень дорого. Но по ее словам, данная технология поможет экономить энергию. В потенциале при повторном использовании таких электродов часть первоначальных затрат может быть компенсирована.

"Это компромисс", сказала Хамад-Шеферли. "Очевидно, что золото дороже, чем медь. Но если это поможет получить метан вместо углекислого газа, в дополнения к уменьшению потребления энергии, эта технология стоит таких денег. Если мы научимся использовать электроды снова и снова, затраты удастся свести к минимуму."