دانشگاه همدان: افزایش بهره‌وری در فرایند احیای الکتروکاتالیستی گاز دی‌اکسید‌کربن

رشد مداوم فعالیت‌های صنعتی منجر به جهش شدیدی در انتشار گاز دی‌اکسید‌کربن شده است که یکی از نتایج آن پدیده گرم شدن کره زمین است. تلاش بسیاری توسط محققان برای توسعه روش‌های ارزان قیمت برای احیا و تبدیل دی‌اکسید‌کربن موجود در جو به مواد شیمیایی با ارزش در حال انجام است.

احیای الکتروکاتالیستی دی‌اکسید‌کربن در حال حاضر محدودیت‌ها و چالش‌های بسیاری دارد که کاربرد صنعتی آن را غیر ممکن کرده است. یکی از بزرگترین چالش‌ها پایداری ترمودینامیکی و سینتیکی مولکول‌های دی‌اکسید‌کربن است. برای غلبه بر این محدودیت، نیاز به ولتاژ اضافی در کاتد جهت انجام فرایند احیا است.

پژوهشگران توانستند گام مهمی در راستای افزایش بهره‌وری و بهبود فرایندهای احیای الکتروکاتالیستی دی اکسید کربن بردارند. یکی از انواع احیای الکتروکاتالیستی دی‌اکسید‌کربن، احیای الکتروشیمیایی همزمان با فرایندهای الکترو اکسیداسیون فاضلاب است. در این روش از سلول‌های نوع H استفاده می‌شود. در این پروژه، مینرالیزاسیون الکتروکاتالیستی در آند و احیای دی‌اکسید‌کربن و تبدیل آن به متانول و اسید فرمیک روی کاتد و درون یک محیط آبی انجام می‌شود. جنس آند به گونه‌ای است که دارای نسبت سطح به حجم بالا، تخریب الکتروکاتالیستی با کارایی بالا و دوره عمر بسیار طولانی است. نتایج تجربی بیانگر بهره‌وری بالا در حذف اکسیژن مورد نیاز شیمیایی (COD) و مصرف انرژی بسیار پایین است.

پژوهشگران دانشگاه بوعلی سینای همدان با آزمایشات خود نشان دادند که در احیای الکتروکاتالیستی دی‌اکسید‌کربن، استفاده از پودر مس می‌تواند فرایند اکسیداسیون و احیا را بهبود بخشد. همچنین آنها با استفاده از الکترودهای آند از جنس اکسید سرب با ساختار ویژه توانستند فعالیت الکتروکاتالیستی بالایی به دست آورند. آنها با ایجاد تغییراتی در واکنش‌های شیمیایی سلول، موجب کاهش مصرف انرژی در آن شدند. آنها واکنش تخریب رنگدانه در فاضلاب را جایگزین واکنش تکامل اکسیژن (OER) کردند و موجب بهبود عملکرد الکترودهای کاتد و آند شدند. این پژوهش به سرپرستی دکتر عباس افخمی عقدا، عضو هیئت علمی گروه شیمی تجزیه دانشگاه بوعلی سینای همدان انجام گردیده که در ماه جولای در مجله Applied Catalysis B با ضریب تاثیر ۲۲ به چاپ رسیده است.