Электрохимическое восстановление углекислого газа позволяет преобразовывать его в полезные соединения под действием электричества. Этот метод открывает возможности не только для утилизации CO₂, но и для получения ценных продуктов, таких как муравьиная кислота. Она востребована в качестве топлива, растворителя или компонента для химических производств.
Преодоление традиционных ограничений
Главной проблемой процесса долгое время оставалось выделение водорода, снижающее эффективность преобразования. Использование щелочных растворов с повышенной концентрацией калия лишь частично решало задачу, но приводило к образованию осадков и удорожанию технологии. Кислая среда, в свою очередь, разрушала катализаторы, что делало её непрактичной.
Инновационное решение от российских ученых
Команда исследователей из МИЭМ НИУ ВШЭ разработала катализатор на основе оксида индия (In₂O₃) с углеродным покрытием. Это решение обеспечило стабильность работы в кислой среде даже при минимальном содержании калия. Уникальная структура материала предотвращает деградацию и подавляет побочные реакции.
Роль компьютерного моделирования
С помощью цифровых simulations специалисты выяснили, что углеродный слой создает электрическое поле, удерживающее ионы калия у поверхности катализатора. Это не только защищает оксид индия от разрушения, но и повышает селективность процесса до 98,9% в отношении муравьиной кислоты.
Успешные испытания и мнения экспертов
Эксперименты подтвердили, что катализатор сохраняет активность более 100 часов в агрессивных условиях. «Наш подход устраняет зависимость от избытка калия, упрощая систему и снижая затраты», — подчеркивает доцент Лю Дунюй. Дополнительные тесты показали, что без углеродного покрытия материал быстро теряет эффективность, что доказывает ключевую роль защитного слоя.
Перспективы для зеленых технологий
Новая разработка устраняет необходимость в дорогостоящих щелочных системах и предотвращает образование осадков. «Технология готова к масштабированию и может стать основой для экологичных производств», — отмечает профессор Андрей Васенко. Помимо синтеза муравьиной кислоты, метод открывает пути для других процессов переработки CO₂, приближая переход к устойчивой экономике.
