Ученые нашли способ делать углерод из CO2 для батарей — производство станет дешевле

Ученые из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли, Калифорнийского университета в Беркли и Национального института химической физики и биофизики Эстонии впервые смогли в реальном времени наблюдать, как углекислый газ превращается в твердый углерод внутри расплавленной соли. Это важный шаг к созданию технологии, которая позволит перерабатывать CO2 в полезный материал для аккумуляторов.

В основе метода лежит электролиз расплавленных солей. Через раскаленную солевую смесь пропускают электрический ток, и молекулы CO2 теряют атомы кислорода. Оставшийся углерод оседает на катоде в виде твердого вещества. Раньше ученые могли только догадываться о том, что происходит внутри реактора, так как расплавленная соль при температуре около 500 °C быстро разрушает обычные оптические приборы.

Чтобы решить эту проблему, исследователи разработали специальную реакционную камеру с жаростойкими линзами. Она позволила наблюдать за реакцией буквально в прямом эфире. Эксперимент показал, что превращение CO2 происходит не мгновенно, а через промежуточное химическое соединение, после чего начинает формироваться твердый углерод.

Кроме того, ученые выяснили, что, изменяя состав расплава и материалы электродов, можно управлять внутренней структурой получаемого углерода. Это особенно важно для производства синтетического графита, который используется в литий-ионных батареях — например, в электромобилях. Именно кристаллическая структура графита определяет, насколько быстро ионы лития перемещаются внутри аккумулятора, а значит, влияет на его эффективность.

В перспективе такая технология сможет решать две задачи одновременно: улавливать промышленные выбросы углекислого газа и превращать их в ценное сырье для батарей и систем хранения энергии. Однако до промышленного внедрения еще далеко. Сейчас процесс требует постоянного поддержания температуры около 500 °C, а для масштабирования инженерам предстоит оптимизировать состав солей, подобрать материалы электродов, снизить энергозатраты и обеспечить равномерное распределение тепла и тока в крупных реакторах.

Тем не менее сам факт того, что процесс удалось увидеть и изучить в деталях, открывает дорогу для дальнейших экспериментов. Возможно, в будущем производство графита для аккумуляторов станет не только дешевле, но и более экологичным, поскольку будет использовать углекислый газ из атмосферы.