新型原子分散鎳催化劑可直接轉化捕獲的二氧化碳 (CO2) 至甲烷 (CH4），俄亥俄州立大學博士後研究員 Tomaz Neves-Garcia 博士及其同事表示。
二氧化碳捕獲物質（即氨基甲酸鹽和碳酸氫鹽）的直接電化學還原對於點源二氧化碳捕獲和轉化是有希望的。圖片來源：內維斯-加西亞等人.，doi：10.1021/jacs.4c09744。
二氧化碳是一種溫室氣體，是地球氣候暖化的主要原因，由發電廠、工廠和各種形式的運輸產生。
典型的碳捕獲系統旨在減少其在大氣中的存在，透過將二氧化碳與其他氣體分離並將其轉化為有用的產品來降低二氧化碳排放。
然而，由於這些系統的運作需要大量的能量，因此該過程很難在工業規模上實施。
「現在，我們使用一種特殊的鎳基催化劑，找到了一種方法，可以將捕獲的二氧化碳直接轉化為甲烷，從而節省大量寶貴的能源，」內維斯-加西亞博士說。
透過使用佈置在帶電錶面上的鎳原子，Neves-Garcia 博士和合著者能夠將捕獲的二氧化碳形式的氨基甲酸鹽直接轉化為甲烷。
他們發現鎳原子是一種廉價且廣泛使用的催化劑，非常適合這種轉化。
內維斯-加西亞博士說：“我們正在利用低能量的分子來生產高能量的燃料。”
“讓這件事變得如此有趣的是，其他人分步捕獲、回收然後轉化二氧化碳，而我們通過同時進行這些步驟來節省能源。”
最重要的是，簡化碳捕獲過程有助於重新建構科學家對碳循環的了解，並且是製定更複雜的策略以實現更快、更有效的氣候緩解技術的重要一步。
「我們需要專注於花費盡可能低的能源來捕獲和轉化碳，」內維斯-加西亞博士說。
“因此，我們可以將其合併在一個步驟中，從而繞過浪費能源的過程，而不是獨立執行所有捕獲和轉換步驟。”
“儘管許多碳捕獲方法仍處於早期階段，來自多個領域的研究人員正在努力改進它們，但該領域是一個很有前途的領域。”
“利用可再生電力將二氧化碳轉化為燃料有可能關閉碳循環。”
「例如，當甲烷燃燒產生能量時，它會排放二氧化碳，如果捕獲二氧化碳並將其轉化回甲烷，可能會導致能源生產的連續循環，而不會增加地球的全球暖化負擔。”
該研究也代表研究人員首次發現他們可以利用電化學來實現氨基甲酸鹽轉化為甲烷。
儘管已經進行了許多嘗試將捕獲的二氧化碳轉化為有用的產品，但到目前為止，大多數研究人員僅表現出產生一氧化碳的能力。
「甲烷可能是一種非常有趣的產品，但最重要的是，這為開發更多製程以將捕獲的二氧化碳轉化為其他產品開闢了道路，」內維斯-加西亞博士說。
團隊的工作發表於美國化學會雜誌。
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托馬茲·內維斯-加西亞等人。 2024.透過胺捕獲二氧化碳並在單原子鎳催化劑上轉化為甲烷的整合。J. Am.化學。社會組織146（46）：31633-31646； doi：10.1021/jacs.4c09744
