Перероблений недорогий каталізатор демонструє неочікувану довговічність, ефективно перетворюючи CO2 на перспективний енергоносій.
Дослідники з Єльського університету та Університету Міссурі показали, що каталізатори на основі марганцю — «поширеного й доступного перехідного металу» — здатні стабільно перетворювати вуглекислий газ на форміат. Форміат є «соляною формою мурашиної кислоти», яку активно розглядають як носій водню. Результати опубліковані в журналі Chem. Роботу очолили Джастін Ведал і Кайлер Віртю за участю Нілая Хазарі та Веслі Бернскоттера.
Водневі паливні елементи виробляють електроенергію з хімічної енергії водню. Основною проблемою залишається ефективне зберігання та виробництво водню. «Використання вуглекислого газу є пріоритетом для створення відновлюваної хімічної сировини», зазначає Хазарі. Мурашина кислота вже застосовується в промисловості та може слугувати джерелом водню.
Сучасне виробництво форміату здебільшого спирається на викопне паливо. Це робить процес несталим у довгостроковій перспективі. Альтернативою є перетворення атмосферного CO2. Для цього потрібен каталізатор, здатний працювати довго й ефективно.
Більшість ефективних каталізаторів містять дорогоцінні метали. Вони дорогі, токсичні та рідкісні. Дешевші метали швидко деградують. Це обмежує їх практичне застосування.
Команда запропонувала нову конструкцію каталізатора з марганцю. Ключовим елементом став «ліганд» — молекулярне оточення металу, що визначає його реакційну здатність. Додавання додаткового донорного атома значно підвищило стабільність. «Дизайн ліганду виправдав себе надзвичайно переконливо», підкреслює Ведал.
Новий каталізатор працював довше за більшість аналогів з дорогоцінних металів. Його ефективність перевершила очікування. Дослідники вважають, що підхід можна застосувати й до інших реакцій. Це розширює перспективи сталої хімії та енергетики.