Ученые нашли способ делать твердый углерод буквально из воздуха — в будущем это может значительно удешевить производство тяговых батарей для автомобилей

CO2 научились превращать в ценный материал для литиевых батарей

Международная группа ученых впервые смогла в режиме реального времени наблюдать, как углекислый газ превращается в твердый углерод внутри расплавленной соли при температуре около 500 °C. Это открытие поможет приблизить создание технологий, способных перерабатывать CO? в ценный материал для производства аккумуляторов.

Работу выполнили специалисты Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли, Калифорнийского университета в Беркли и Национального института химической физики и биофизики Эстонии.

В основе технологии лежит 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 виде.

До сих пор ученые могли лишь предполагать, что именно происходит внутри реактора. Наблюдать процесс напрямую было практически невозможно: расплавленная соль при температуре около 500 °C быстро разрушает обычные оптические приборы. Чтобы решить эту проблему, исследователи разработали специальную реакционную камеру с жаростойкими линзами, которая впервые позволила следить за реакцией буквально в режиме реального времени.

Эксперимент показал, что превращение CO? происходит не сразу, а проходит через два этапа. Сначала образуется промежуточное химическое соединение, после чего начинается формирование твердого углерода. Кроме того, ученые выяснили, что, изменяя состав расплава и материалы электродов, можно управлять внутренней структурой получаемого углерода.

Это открывает интересные перспективы для производства синтетического графита — одного из ключевых материалов для литий-ионных аккумуляторов. Для таких батарей крайне важна правильная кристаллическая структура графита, поскольку именно она обеспечивает быстрое перемещение ионов лития и влияет на эффективность работы аккумулятора.

В будущем подобная технология сможет одновременно решать две задачи: улавливать промышленные выбросы углекислого газа и превращать их в востребованное сырье для аккумуляторов электромобилей и систем хранения энергии.

Впрочем, до промышленного внедрения еще далеко. Сейчас процесс требует постоянного поддержания температуры около 500 °C, а для масштабирования технологии инженерам предстоит оптимизировать состав расплавленных солей, подобрать более эффективные материалы электродов, снизить энергозатраты и обеспечить равномерное распределение тепла и электрического тока в крупных реакторах.