Cientistas que trabalham com a evasiva bateria de lítio-ar descobriram uma abordagem inesperada para capturar e armazenar dióxido de carbono longe da atmosfera. Usando um projeto destinado a um lítio-CO ₂ bateria, pesquisadores no Japão e na China desenvolveram uma maneira de isolar a poeira de carbono sólido do dióxido de carbono gasoso, com o potencial de também separar o gás oxigênio pelo mesmo método. O trabalho deles aparece em 9 de agosto em Joule , um novo jornal interdisciplinar de energia da Cell Press.

A conversão das emissões de dióxido de carbono em outros compostos contendo carbono é desejável devido à contribuição do dióxido de carbono para o efeito estufa e o aquecimento global. Os exemplos variam de processos naturais, como plantas transformando CO ₂ em oxigênio e açúcares, para os feitos pelo homem, como injetar dióxido de carbono em formações rochosas para serem aprisionados como minerais carbonáticos.

"O problema com a maioria das vias físicas e químicas do CO ₂ fixação é que seus produtos são gases e líquidos que precisam ser posteriormente liquefeitos ou comprimidos, e isso inevitavelmente leva a um consumo adicional de energia e ainda mais CO ₂ emissões, "diz o autor sênior Haoshen Zhou, do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia Industrial Avançada do Japão e da Universidade de Nanjing da China." estamos demonstrando uma estratégia eletroquímica para CO ₂ fixação que produz produtos de carbono sólido, bem como um lítio-CO ₂ bateria que pode fornecer a energia necessária para esse processo. "

Os pesquisadores encontraram a estratégia de fixação de carbono quando tentaram recarregar um lítio-CO ₂ protótipo de bateria. Em vez de regenerar totalmente íons de lítio e CO ₂ do carbonato de lítio e carbono produzido durante a descarga da bateria, como teria ocorrido com um Li-CO reversível ₂ bateria, o carbonato de lítio se decompôs, produzindo carbono adicional, bem como gás oxigênio que não foi isolado devido à rápida reação com o eletrólito da bateria. Tipicamente, este tipo de acúmulo causa degradação física e redução da vida útil funcional de uma bateria, mas ao invés, a deposição de carbono sólido possui uma vantagem separada, apontando para uma abordagem promissora para fixar o carbono de uma forma estável e fácil de descartar.

“O que impressiona neste trabalho é a possibilidade de converter um terço do CO ₂ espécies para carbono com uma alta eficiência energética teórica acima de 70%, " diz Joule editor científico Rahul Malik. "A arquitetura da bateria é uma maneira imprevista, mas intrigante, de ver a fixação de carbono."

Uma vez que a geração de sólidos de carbono percebe que a fixação de carbono diminui o desempenho da bateria, os pesquisadores não foram capazes de satisfazer simultaneamente os dois objetivos em um único dispositivo. Contudo, incorporando uma pequena quantidade de metal rutênio em seu design como um catalisador, eles foram capazes de evitar a deposição extensa de carbono e induzir melhor reversibilidade, convertendo seu aparelho de fixação de carbono em um Li-CO funcional ₂ bateria.

Um desafio remanescente para a fixação de carbono e desempenho da bateria é mudar de CO puro ₂ ao ar ambiente, um salto que potencialmente permitiria o tratamento de CO atmosférico ₂ no primeiro caso, avançaria em direção à tecnologia de bateria de lítio-ar teoricamente poderosa, mas ainda não estável, no segundo caso. A técnica de fixação também pode ser adaptada para esfregar outros gases nocivos ou poluentes, como monóxido de carbono, dióxido de enxofre, óxido nítrico, e dióxido de nitrogênio da atmosfera, Zhou diz.

Olhando para a frente, os pesquisadores também estão entusiasmados com o potencial de seu sistema para talvez levar a um caminho para a conversão de dióxido de carbono em carbono puro e gás oxigênio. "Atingir a liberação de gás oxigênio durante o carregamento, juntamente com o acúmulo de carbono sólido, realizaria uma estratégia eletroquímica de fixação de dióxido de carbono análoga à fotossíntese, "diz Zhou.