Учёные впервые зафиксировали в реальном времени, как углекислый газ превращается в твёрдый углерод внутри расплавленной соли, нагретой до 500°C. В основе метода лежит электролиз расплавленной соли: жидкие соли при высокой температуре проводят ток между электродами, а когда в них попадает углекислый газ, электричество отрывает атомы кислорода, осаждая чистый углерод на катоде. Команда разработала специализированную реакционную ячейку с термостойкими линзами, которая позволила микроскопу непрерывно снимать происходящее при 500°C. Видеозапись показала, что реакция идёт в два этапа: углекислый газ сначала образует промежуточное состояние, и лишь затем оседает на электроде.
Испытания разных солевых смесей и материалов электродов продемонстрировали, что основная двухступенчатая схема остаётся неизменной, но физическая структура осаждённого углерода меняется. Учёные могут варьировать геометрию атомной укладки, подбирая условия для получения графита батарейного класса – материала, где слои углерода равномерно распределены, чтобы ионы лития могли свободно скользить между ними. Это открывает возможность производить синтетический графит прямо из уловленных выбросов. Однако до промышленного внедрения предстоит решить серьёзные инженерные задачи.
Поддержание температуры 500°C требует постоянного расхода энергии, а масштабирование от микроячейки до полноразмерного реактора потребует точного контроля потока газа, распределения тепла и плотности тока на больших поверхностях. Исследователи планируют определить оптимальные комбинации солей, электродов, температур и напряжений для производства графита и других углеродных материалов. Если эти препятствия удастся преодолеть, технология сможет превращать промышленные выбросы в ценное сырьё для производства аккумуляторов, снижая зависимость от добычи природного графита.
Тающие ледники сдерживают углеродную катастрофу в океане.