キノンを活用した炭素捕獲技術 (The Ins and Outs of Quinone Carbon Capture)

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2025-01-09 ハーバード大学

ハーバード大学の研究チームは、水溶性のキノン分子を用いた新たな二酸化炭素(CO₂)回収システムのメカニズムを解明しました。このシステムでは、キノンが電気化学的に還元されることでCO₂と直接結合する「直接捕捉」と、溶液のpHを変化させてCO₂を炭酸水素塩や炭酸塩として間接的に捕捉する「間接捕捉」の2つのプロセスが同時に進行します。研究者たちは、参照電極を用いた電圧測定や蛍光顕微鏡による観察により、これらのプロセスの個別の寄与をリアルタイムで定量化する手法を開発しました。この成果は、より安全でエネルギー効率の高いCO₂回収技術の設計に向けた重要な一歩となります。

<関連情報>

キノン水溶液を用いた電気化学的炭素捕獲・放出のその場技術 In situ techniques for aqueous quinone-mediated electrochemical carbon capture and release

Kiana Amini,Thomas Cochard,Yan Jing,Jordan D. Sosa,Dawei Xi,Maia Alberts,Michael S. Emanuel,Emily F. Kerr,Roy G. Gordon & Michael J. Aziz
Nature Chemical Engineering  Published:16 December 2024
DOI:https://doi.org/10.1038/s44286-024-00153-y

キノンを活用した炭素捕獲技術 (The Ins and Outs of Quinone Carbon Capture)

Abstract

Here we elucidate the intricate interplay between the nucleophilicity swing and pH swing mechanisms in aqueous quinone-mediated carbon capture systems, showcasing the critical role of understanding this interplay in the material discovery cycle. This insight prompts the development of two in situ techniques. The first technique employs in situ reference electrodes and capitalizes on discernible voltage signature differences between quinones and quinone–CO2 adducts, allowing for the quantification of the isolated contributions of the two mechanisms. The second method is developed based on our finding that the adduct form of the quinone exhibits a fluorescence emission from an incident light at wavelengths distinct from the fluorescence of the reduced form. Thus, we introduce a noninvasive, in situ approach using fluorescence microscopy, providing the capability to distinguish species with subsecond time resolution at single-digit micrometer resolution. This technique holds promise for studying quinone-based systems for carbon capture and beyond.

0500化学一般
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