Ученые разработали способ получения твердого углерода из воздуха, что снизит стоимость батарей для авто

Углекислый газ научились преобразовывать в ценный ресурс для литиевых батарей

Международная команда исследователей впервые смогла в реальном времени увидеть, как углекислый газ трансформируется в твердую форму углерода в расплавленной соли при температуре около 500 °C. Это открытие приблизит нас к разработке технологий, способных превращать CO₂ в ценные материалы для производства аккумуляторов.

Исследование было проведено учеными из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли, Калифорнийского университета в Беркли и Национального института химической физики и биофизики Эстонии.

Основой технологии является электролиз расплавленных солей. При пропускании электрического тока через раскаленную солевую смесь молекулы углекислого газа теряют атомы кислорода, а оставшийся углерод осаждается на катоде в твердом состоянии.

Ранее ученые могли лишь догадываться о том, что происходит внутри реактора. Наблюдать за процессом напрямую было практически невозможно, так как расплавленная соль при температуре около 500 °C быстро разрушает обычные оптические приборы. Чтобы преодолеть эту проблему, исследователи создали специальную реакционную камеру с жаростойкими линзами, что впервые дало возможность следить за реакцией в реальном времени.

Эксперимент продемонстрировал, что процесс превращения CO₂ не происходит мгновенно, а проходит через два этапа. Сначала возникает промежуточное химическое соединение, после чего начинается образование твердого углерода. Кроме того, ученые выяснили, что, изменяя состав расплава и материалы электродов, можно контролировать внутреннюю структуру получаемого углерода.

Это открывает новые возможности для производства синтетического графита — одного из ключевых компонентов литий-ионных аккумуляторов. Для таких батарей критически важна правильная кристаллическая структура графита, так как именно она обеспечивает быстрое перемещение ионов лития и влияет на эффективность работы аккумулятора.

В будущем подобная технология сможет одновременно решать две задачи: улавливать углекислые газовые выбросы от промышленности и преобразовывать их в востребованные сырьевые материалы для аккумуляторов электромобилей и систем хранения энергии.

Тем не менее, до промышленного применения еще далеко. В настоящее время процесс требует постоянного поддержания температуры около 500 °C, а для масштабирования технологии инженерам предстоит оптимизировать состав расплавленных солей, найти более эффективные материалы для электродов, снизить энергозатраты и обеспечить равномерное распределение тепла и электрического тока в крупных реакторах.