Учёные Йельского университета разработали систему, которая использует плазму и электричество для превращения углекислого газа в полезные химические вещества. Технология позволяет получать метанол, бутан и другие многокомпонентные продукты, которые используются при производстве топлива, лекарств и растворителей.
Основой разработки стало сочетание плазмы с электрокатализом. Высокоэнергетические электроны плазмы влияют на молекулы CO₂ и ослабляют их связи ещё до попадания на катализатор, после чего активированные соединения участвуют в химических реакциях. Это позволяет получить более широкий набор продуктов, чем при использовании одного только электрокатализа.
Для повышения эффективности исследователи создали трёхфазную границу, одновременно объединяющую газ, жидкость и твёрдый материал. Она не даёт плазме напрямую взаимодействовать с водой, из-за чего активные частицы не успевают нейтрализоваться. В конструкции используется газодиффузионный электрод с тонким слоем меди, выступающим в роли электрокатализатора, а его поры пропускают активированные частицы к зоне реакции.
По словам исследователей, система показала одни из самых высоких показателей производства ценных спиртов и углеводородов с тремя и четырьмя атомами углерода. Получаемые соединения могут использоваться для производства жидкого топлива, фармацевтических препаратов и других химических продуктов, а также служить исходными компонентами для экологичного авиационного топлива.
Установка работает при комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении, что потенциально упрощает её дальнейшее масштабирование. Учёные планируют оптимизировать катализатор и испытать другие материалы. При этом систему можно запускать и останавливать в зависимости от доступности электроэнергии, в том числе использовать с переменной генерацией от возобновляемых источников.
