Tim sa UC Berkeleyja je pomoću operando Raman spektroskopije prvi put u realnom vremenu pratio kako se CO2 u rastopljenim solima elektrolizom pretvara u čvrsti ugljenik, uključujući grafit. Istraživanje otkriva dvostepeni mehanizam u kojem se peroksid ponaša kao ključni međuprodukt. Oblik taloženog ugljenika (nanocijevi, pločice, amorfni oblici, nano‑lukovi) zavisi od materijala katode, što otvara mogućnosti za ciljanu proizvodnju materijala za baterije. Proces može imati negativan CO2‑ekvivalent ako se napaja čistom energijom, ali nije jedino rešenje za klimatske probleme.
Uživo Posmatrano: Kako se CO2 Iz Vazduha Pretvara u Grafit — Otkriven Peroksidni Mehanizam
(Sander Ratso/National Institute of Chemical Physics and Biophysics)
Zamislite da materijal koji se koristi u baterijama nastane direktno iz ugljen‑dioksida u vazduhu. Tim sa University of California, Berkeley je pomoću operando Raman spektroskopije prvi put u realnom vremenu pratio kako se CO2 u rastopljenim solima elektrolizom pretvara u čvrsti oblik ugljenika, uključujući grafit.
Šta su otkrili?
Istraživači su snimili dvostepeni mehanizam reakcije pri temperaturama oko 500 °C. Tokom taloženja ugljenika pojavio se signal koji ukazuje na formiranje peroksida vezanog za ugljenik — prvi direktni dokaz da je peroksid ključni međuprodukt u putanji CO2 → ugljenik pod ispitivanim uslovima.
Operando Raman microscopy has revealed new details about CO2electrolysis in molten salts. (Ratso et al.,Nat. Commun.,2026)
„Jednostavno rečeno, dok smo ranije 'kuvali' u zatvorenoj rerni, sada smo u nju ugradili prozor“, rekao je Sander Ratso iz UC Berkeleyja za ScienceAlert.
Kako funkcioniše proces?
Reč je o elektrolizi u rastopljenim solima (molten‑salt electrolysis): rastopljene soli se zagrevaju na oko 500 °C i napajaju elektrodama. Operando Raman spektroskopija omogućila je praćenje vibracionih modova i prelaznih vrsta tokom same reakcije, dajući neposredne informacije o tome koje se veze formiraju i raskidaju dok se CO2 preobražava u čvrsti ugljenik.
Oblik nastalog ugljenika Zavisi Od Katode
Ishrana katode značajno utiče na morfologiju taloženog ugljenika:
a) View of the internals of the Linkam Stage, and b) View of the setup connected to the confocal Raman microscope. (Ratso et al.,Nat. Commun.,2026)
- Na čistoj nikl katodi pronađeni su ugljenični nanocjevčici (nanotubes) i pločaste strukture.
- Katoda od slitine Inconel 600 skoro isključivo je proizvodila pločice.
- Na zlatnoj elektrodi ugljenik se taložio u amorfnim nakupinama.
- Volframova katoda je dala više amorfnog ugljenika uz pojavu poznatih "carbon nano‑onions" (ugljičnih nano‑lukova).
Ove varijacije otvaraju mogućnost ciljane sinteze specifičnih oblika ugljenika — npr. grafita pogodnog za elektrode baterija — izborom odgovarajuće elektrode i parametara procesa.
Industrijska i klimatska perspektiva
Već postoje kompanije koje upotrebljavaju varijante ove tehnologije na industrijskom nivou i proizvode od kilograma do tona ugljeničnih materijala; Ratso je jedan od suosnivača jedne takve firme. Međutim, većina industrijskih procesa je do sada bila zasnovana na eks‑situ eksperimentima i metodi pokušaja i greške. Operando merenja mogu ubrzati optimizaciju i smanjiti troškove razvoja.
Subscribe to ScienceAlert's free fact-checked newsletter
Ako se proces napaja obnovljivom ili nuklearnom energijom, može imati negativan CO2‑ekvivalent — dakle, i proizvoditi materijal i doprineti neto uklanjanju CO2 iz atmosfere. Ipak, eksperti upozoravaju da sama tehnologija hvatanja, korišćenja i skladištenja ugljenika (CCUS) neće sama po sebi rešiti klimatske promene, već može biti važan deo šire palete rešenja.
Rad je objavljen u Nature Communications, a nalaze je preneo i ScienceAlert.
Pomozite nam da budemo bolji.
