Nečekaná cesta mění CO2 a vodu na metan: Klíč k ukládání zelené energie

Vědci z Technické univerzity ve Vídni a Univerzity v Innsbrucku objevili nečekanou reakční cestu, která umožňuje přeměnit oxid uhličitý (CO₂) a vodní páru na klimaticky neutrální metan.

Vědci z Technické univerzity ve Vídni a Univerzity v Innsbrucku objevili nečekanou reakční cestu, která umožňuje přeměnit oxid uhličitý (CO₂) a vodní páru na klimaticky neutrální metan. Tento průlom nabízí slibnou metodu pro chemické ukládání obnovitelné energie a potenciálně by mohl přispět k dekarbonizaci průmyslu, který je stále závislý na zemním plynu, fosilním palivu poškozujícím klima.

Současné metody přeměny CO₂ často vyžadují vodík, který je z velké části stále vyráběn z fosilních zdrojů, což celý proces nečiní klimaticky neutrálním. Nový přístup, vyvinutý v rámci rakouského výzkumného klastru MECS, je elegantnější. Umožňuje současné štěpení oxidu uhličitého pro získání uhlíku a štěpení vody pro produkci „zeleného“ vodíku. Kombinací těchto prvků pak vzniká plně obnovitelný metan, který by mohl být dále přeměněn na jiná obnovitelná kapalná paliva.

Tým se zaměřil na materiál složený z niklu na yttriem stabilizovaném zirkonii. Dlouho se předpokládalo, že klíčovou roli v tomto chemickém procesu hraje nikl. Experimentální zjištění však naznačovala složitější mechanismus. Vědci proto vyvinuli speciální porézní modelovou elektrodu a analyzovali ji pomocí rentgenové fotoelektronové spektroskopie, což jim umožnilo sledovat chemické změny v reálném čase. K překvapení výzkumníků se ukázalo, že zirkonie hraje mnohem aktivnější roli, než se dříve myslelo. Jak vysvětluje Christoph Thurner, první autor studie, uhlík se nejprve ukládá na atomech niklu, ale část se poté přesune na povrch zirkonie, kde vytvoří reaktivní sloučeninu uhlíku a zirkonia. Tato sloučenina následně reaguje s vodní párou a tvoří metan.

Dynamické chování povrchu zirkonie se ukázalo jako zásadní. Simulace provedené Alexanderem Genestem z TU Wien potvrdily, že metan vzniká prostřednictvím dosud neznámé reakční cesty. Tento objev otevírá nové perspektivy pro vývoj elektrolytických článků. Poskytuje způsob, jak elektrochemicky využít přebytečnou elektrickou energii, například z fotovoltaiky v obzvláště slunečných dnech, k výrobě metanu. Tímto způsobem lze energii dlouhodobě a bez obtíží ukládat ve formě všestranných paliv.