Nowy katalizator – szansa na tańsze paliwa syntetyczne
Zespół badaczy pod kierownictwem dr Kee Young Koo z Koreańskiego Instytutu Badań Energetycznych (KIER) opracował katalizator umożliwiający wydajną konwersję dwutlenku węgla w tlenek węgla – najważniejszy składnik paliw syntetycznych i e-paliw. Osiągnięcie to może odegrać istotną rolę w ograniczaniu emisji i rozwoju technologii niskoemisyjnych paliw.
Reakcja RWGS i wyzwania tradycyjnych katalizatorów
Proces odwrotnej reakcji gazu wodnego (RWGS) pozwala na przekształcenie CO₂ w CO i wodę przy udziale wodoru. Tak powstały CO, po połączeniu z wodorem, stanowi bazę do produkcji paliw syntetycznych, takich jak e-paliwa czy metanol. Dotychczasowe katalizatory, głównie niklowe, wymagały bardzo wysokich temperatur (ponad 800°C) i z czasem traciły wydajność przez zlepianie się cząstek. Praca w niższych temperaturach prowadziła natomiast do niepożądanej produkcji metanu.
Przełom: katalizator miedź-magnez-żelazo
Badacze z KIER opracowali nowy katalizator oparty o tlenki miedzi, magnezu i żelaza, który w temperaturze 400°C osiąga wydajność przewyższającą komercyjne odpowiedniki. Dzięki zastosowaniu struktury warstwowej LDH (layered double hydroxide) oraz precyzyjnemu doborowi proporcji metali, udało się zapobiec zlepianiu cząstek i poprawić odporność cieplną katalizatora.
Nowy materiał pozwala na bezpośrednią konwersję CO₂ w CO, omijając etapy pośrednie i ograniczając powstawanie metanu. W efekcie, katalizator osiągnął wydajność 33,4% i szybkość formowania CO na poziomie 223,7 μmol·gkat⁻¹·s⁻¹ przez ponad 100 godzin pracy. To odpowiednio 1,7 razy wyższa szybkość i 1,5 razy wyższa wydajność niż w przypadku standardowych katalizatorów miedziowych. Co więcej, nowy katalizator przewyższał choćby kosztowne katalizatory platynowe.
Znaczenie globalne i dalsze badania
Opracowanie taniego i stabilnego katalizatora do niskotemperaturowej konwersji CO₂ otwiera drogę do przemysłowej produkcji neutralnych klimatycznie paliw syntetycznych. Technologia ta może znaleźć zastosowanie zwłaszcza w sektorach trudnych do dekarbonizacji, jak lotnictwo czy transport morski.
„Technologia niskotemperaturowego katalizatora do uwodornienia CO₂ to przełom, który umożliwia efektywną produkcję tlenku węgla z tanich i dostępnych metali. Może być bezpośrednio stosowana do produkcji kluczowych półproduktów dla zrównoważonych paliw syntetycznych. W przyszłości będziemy kontynuować badania, by wdrożyć ją w przemyśle i przyczynić się do realizacji neutralności klimatycznej oraz komercjalizacji technologii produkcji zrównoważonych paliw syntetycznych.”
– dr Kee Young Koo, Korea Institute of Energy Research
Czym są e-paliwa?
E-paliwa to syntetyczne paliwa powstające z połączenia zielonego wodoru (produkowanego z OZE) oraz wychwyconego CO₂. Są one postrzegane jako alternatywa dla tradycyjnych paliw kopalnych, szczególnie w sektorach, gdzie dekarbonizacja jest najtrudniejsza.
Wyniki badań zostały opublikowane w maju 2025 roku w czasopiśmie „Applied Catalysis B: Environmental and Energy”. Projekt wsparł Korea Institute of Energy Research w ramach rozwoju technologii produkcji zrównoważonego paliwa lotniczego (e-SAF) z CO₂ i wodoru.
Zobacz również:
- Nowy katalizator może zrewolucjonizować produkcję zielonego wodoru
- Przełomowy żelazowy katalizator może zrewolucjonizować czystą energię wodorową
Źródło: ScienceDaily
