ENGINEERINGNET.NL - Onderzoekers van de Universiteit Twente hebben een holle koperen vezel ontwikkeld waarmee je zeer efficiënt CO2 kunt omzetten naar CO. De vezel, die dient als elektrode, is voorzien van talloze minuscule poriën.
Als je de vezel in een waterbad plaatst, er spanning op zet en CO2 door de poriën laat borrelen, wordt het CO2 aan de buitenzijde omgezet naar CO.
Het principe is eenvoudig, maar de efficiëntie en de selectiviteit van de reactie zijn verrassend hoog, onder meer doordat de elektrode een groot oppervlak biedt waar de reactie kan plaatsvinden.
Een belangrijke innovatie is het geoptimaliseerde grensvlak tussen gas, vloeistof en de koperdeeltjes, met zeer efficiënte toevoer van CO2, en afvoer van het product CO.
Vergeleken met de meest geavanceerde koperen elektrodes die momenteel bestaan, is de omzetting ongeveer tien keer zo hoog. De selectiviteit (uitgedrukt in het percentage van de elektronen dat gebruikt wordt om CO2 om te zetten) is 85%, ten opzichte van 35% bij bestaande koperen elektrodes.
De nieuw ontwikkelde elektrode presteert bovendien beter dan elektrodes die gemaakt zijn van dure edelmetalen als goud of zilver.
Doordat de fabricagetechniek gebaseerd is op de manier waarop nu al op zeer grote schaal holle vezelmembranen van polymeer worden vervaardigd voor bijvoorbeeld nierdialyse, zal het volgens de betrokken onderzoekers relatief eenvoudig zijn om de nieuwe elektrode op commerciële schaal te produceren.
De methode kan je gebruiken voor allerlei chemische processen waarbij je een gas wil omzetten, met name omdat de manier waarop de vezels worden vervaardigd ook geschikt is voor andere materialen dan koper.
Denk bijvoorbeeld aan zuurstof voor de toepassing in een brandstofcel, of stikstof voor de elektrochemische productie van ammoniak.
De onderzoekers zien een belangrijk toepassingsgebied van de koperelektrodes in de staalindustrie. Daar wordt immers veel CO2 uitgestoten en is er juist behoefte aan CO om ijzererts om te zetten naar ijzer.
De onderzoekers hebben patent op hun vinding aangevraagd en hun onderzoeksresultaten gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Communications.
(bron en foto: Universiteit Twente)
Meer over het onderzoek
Het onderzoek is uitgevoerd door onderzoekers van de vakgroepen Photocatalytic Synthesis (prof. Mul) en Films in Fluids (prof. Benes) van UT-onderzoeksinstituut MESA+ in samenwerking met onderzoekers van de groep Catalysis and Surface Chemistry (prof. Koper) van de Universiteit Leiden. Het is financieel mede mogelijk gemaakt door NanoNextNL.
