Результаты работы специалистов Стэнфордского университета могут привести к новому, более экологичному способу получения этанола без использования кукурузы или других растений. Технология включает 3 основных компонента: воду, углекислый газ и электричество от медного катализатора.

Исследование описано в PNAS.

«Одна из 4 наших долгосрочных целей – производство возобновляемого этанола, не затрагивающее продовольственные ресурсы», — отметил руководитель проекта, Томас Джарамильо.

Ученые хотят разработать медный катализатор, избирательно преобразующий диоксид углерода в полезные химикаты и топливо с минимальным количеством побочных продуктов. Но для этого необходимо четко понимать принцип действия металла. Выводы исследования помогают продвинуться в этой задаче.

Команда выбрала 3 типа кристаллической меди: (100), (111) и (751). Цифры описывают поверхностную геометрию одного кристалла.

«Образцы выглядят идентично, но отличаются по распределению атомов, — объяснил Кристофер Хан, соведущий автор работы. – Суть нашего исследования в понимании того, как разные грани меди влияют на электрокаталитические свойства».

Группа создала способ выращивания крупных кристаллоподобных структур на больших панелях кремния и графита. Опыты с электродами показали, что медь (751) при подаче определенного напряжения отличается более высокой селективностью для жидких продуктов, вроде этанола и пропанола.

«В образцах (100) и (111) поверхностные атомы расположены плотно, формируя квадратные или сотовые ячейки, — объяснил Хан. – Тесная связь повышает инертность материала. В меди (751) атомы на поверхности разбросаны более свободно. Отсутствие соседей заставляет их сильнее связываться с поступающими реактивами, вроде углекислого газа. Мы уверены, это – ключевой фактор, ведущий к лучшей селективности».

Команда хочет создать технологию, способную избирательно производить углеродно-нейтральное топливо и химикаты в промышленных масштабах.