Ερευνητές από το Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Berkeley, το πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϊ και το Εθνικό Ινστιτούτο Χημικής Φυσικής και Βιοφυσικής της Εσθονίας ανακάλυψαν έναν νέο τρόπο μετατροπής του διοξειδίου του άνθρακα σε γραφίτη, προσφέροντας μια πιθανή εναλλακτική λύση στην εξόρυξη ενός υλικού που θεωρείται κρίσιμο για τη σύγχρονη τεχνολογία.
Ο γραφίτης αποτελεί βασικό συστατικό σε μπαταρίες, φορητούς υπολογιστές, smartphones και βιομηχανικό εξοπλισμό. Σήμερα, το μεγαλύτερο μέρος του προέρχεται από εξόρυξη και επεξεργασία ορυκτών, ενώ στις Ηνωμένες Πολιτείες εισάγεται σχεδόν εξ ολοκλήρου.
Παρατήρηση της διαδικασίας σε πραγματικό χρόνο
Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν μια ειδικά σχεδιασμένη διάταξη μικροσκοπίου για να παρακολουθήσουν τη διαδικασία ηλεκτρόλυσης σε λιωμένα άλατα. Η μέθοδος αυτή χρησιμοποιεί ηλεκτρική ενέργεια και θερμά υγρά άλατα ώστε να μετατρέπει το διοξείδιο του άνθρακα σε στερεό άνθρακα.
Για πρώτη φορά, οι ερευνητές κατάφεραν να παρατηρήσουν τη χημική αντίδραση σε πραγματικό χρόνο μέσα σε διαβρωτικά λιωμένα άλατα, σε θερμοκρασία περίπου 500 βαθμών Κελσίου.
Η παρατήρηση αποκάλυψε ότι η μετατροπή του CO₂ σε άνθρακα δεν πραγματοποιείται με έναν απλό μηχανισμό, αλλά μέσω μιας απρόσμενης διαδικασίας δύο σταδίων. Παράλληλα, οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι η βασική χημική αντίδραση παραμένει ίδια ακόμη και όταν αλλάζουν τα υλικά των ηλεκτροδίων και των λιωμένων αλάτων.
Ρύθμιση της παραγωγής για μπαταρίες
Η δυνατότητα ελέγχου των υλικών και των συνθηκών της διαδικασίας μπορεί να επιτρέψει την παραγωγή διαφορετικών μορφών άνθρακα. Ο στόχος των ερευνητών είναι η δημιουργία γραφίτη κατάλληλου για χρήση σε μπαταρίες.
«Αυτό αποτελεί σημαντική επιτυχία στη μεγαλύτερη προσπάθεια σύνθεσης κρίσιμων υλικών και υλικών για μπαταρίες μέσω λιωμένων αλάτων», δήλωσε ο επιστήμονας του Berkeley Lab, Μάικ Γουίτακερ.
Οι ερευνητές υπογραμμίζουν ότι το επόμενο βήμα είναι η εύρεση των καλύτερων συνδυασμών αλάτων, ηλεκτροδίων, θερμοκρασίας και τάσης ώστε να βελτιστοποιηθεί η παραγωγή γραφίτη. Παράλληλα, απαιτείται κλιμάκωση της τεχνολογίας ώστε να μπορεί να παράγει βιομηχανικά χρήσιμες ποσότητες υλικού.