Forskare vid Yale University och University of Missouri har skapat en ny katalysator med rikligt mangan för att effektivt omvandla koldioxid till format, en potentiell vätebärare för bränsleceller. Detta lågprisalternativ överträffar många dyra ädelmetallkatalysatorer i livslängd och effektivitet. Genombrottet, publicerat i tidskriften Chem, syftar till att stödja renare energiproduktion genom att utnyttja växthusgaser.
Ett forskarteam har introducerat en omdesignad manganbaserad katalysator som omvandlar koldioxid till format och erbjuder en hållbar väg för väteslagring i bränsleceller. Mangan, som är allmänt tillgängligt och billigt, fungerar som ett attraktivt substitut för sällsynta ädelmetaller som vanligtvis används i sådana reaktioner. Studien, ledd av Yale-postdoktor Justin Wedal och University of Missouris doktorandforskare Kyler Virtue, med seniorförfattare Nilay Hazari från Yale och Wesley Bernskoetter från University of Missouri, publicerades i Chem. Ytterligare bidragsgivare inkluderar Yale-forskare Brandon Mercado och Nicole Piekut. Finansiering kom från U.S. Department of Energys Office of Science. Vätgasbränsleceller genererar elektricitet från vätegas kemiska energi, men utmaningar med produktion och lagring har hindrat utbredd användning. Format, härlett från myrsyra – som redan produceras industriellt för användningar som konservering och garvning av läder – kan lösa detta genom att fungera som vätekälla. För närvarande beror formatproduktion på fossila bränslen, vilket begränsar dess miljöfördelar. Den nya metoden använder direkt atmosfärisk koldioxid och kan potentiellt minska växthusgasutsläpp samtidigt som den ger en värdefull produkt. Det främsta hindret för CO2-till-format-omvandling har varit katalysatorns hållbarhet. Ädelmetallkatalysatorer är effektiva men dyra och ibland giftiga, medan billigare metaller bryts ner snabbt. Teamets innovation innebar att modifiera katalysatorns ligandstruktur genom att lägga till en extra givande atom, vilket stabiliserar mangankomplexet och förlänger dess operativa livslängd. «Koldioxidutnyttjande är en prioritet just nu, när vi letar efter förnybara kemiska råvaror för att ersätta de som kommer från fossila bränslen», sa Hazari, Yale's John Randolph Huffman Professor of Chemistry och ordförande för kemavdelningen. Wedal tillade: «Jag är upphetsad över att se liganddesignen ge så betydande resultat». Denna klämskaligaturerade mangankomplex med hemilabila ligander förbättrar produktivitet och stabilitet för CO2-väteisering, som detaljerats i tidskriftsreferensen: Chem, 2026; 102833, DOI: 10.1016/j.chempr.2025.102833. Forskare föreslår att designprinciperna kan förbättra andra katalytiska processer och bredda tillämpningarna inom ren kemi.
