CO2 распространён, но редко используется для получения ценных продуктов: это стабильная и инертная молекула, которую трудно преобразовать без больших затрат энергии. Учёные Йельского университета разработали систему, объединяющую плазму и электричество для превращения углекислого газа в ценные химические вещества, включая метанол и бутан. Подход способен превращать CO2 в топливо, лекарства, растворители и другие химикаты из ископаемого сырья. Система может выпускать и прекурсоры для устойчивого авиационного топлива.
Электрокатализ использует электричество и катализатор для реакций, превращающих CO2 в другие соединения, но сам по себе даёт ограниченный набор простых углеродных продуктов. Тогда команда решила соединить его с плазмой, содержащей высокоэнергетические электроны. Последние возбуждают молекулы CO2 и ослабляют их связи, прежде чем те достигнут катализатора, а он использует активированные частицы для образования разных продуктов. Плазма открывает химические пути, недоступные электрокатализу.
Учёные создали трёхфазный интерфейс, объединяющий газ, жидкость и твёрдое тело и не дающий плазме напрямую контактировать с водой. Система опирается на газодиффузионный электрод — мембрану из материала антипригарной посуды, частично покрытую тонким слоем меди, служащей катализатором. Её поры достаточно велики, чтобы частицы плазмы проходили к слою катализатора, встречали протоны из воды и запускали реакции.
Метод достиг одних из самых высоких показателей производства ценных спиртов и соединений с тремя и четырьмя атомами углерода. Команда планирует оптимизировать катализатор и поэкспериментировать с альтернативными материалами. Система работает при комнатной температуре и атмосферном давлении, что облегчает коммерциализацию.
Стены из новых кирпичей поглощают углекислый газ.