Forskere har utviklet en laserteknologi som kan åpne veier for rent drivstoff og energiteknologier i fremtiden.
Vi trenger et presserende miljøvennlige og bærekraftige måter å erstatte fossilt brensel, olje og naturgass på. Karbondioksid (CO2) er et rikelig avfallsprodukt som produseres av alle aktiviteter og kilder som er avhengige av fossilt brensel. Omtrent 35 milliarder tonn karbondioksid slippes ut i vår planetens atmosfære årlig som et avfallsprodukt fra elektrisitetsgenererende kraftverk, kjøretøy og industrielle oppsett over hele verden. For å dempe effektene av CO2 på det globale klimaet, kan denne bortkastede CO2 heller omdannes til brukbar energi som karbonmonoksid og andre energirike kilder. Eksempel, reagerer med vann CO2 produserer energirik hydrogengass, når den reageres med hydrogen produserer den nyttige kjemikalier som hydrokarboner eller alkohol. Slike produkter kan brukes til ulike formål, og det også i global industriell skala.
Elektrokatalysatorer er katalysatorer som deltar i elektrokjemiske reaksjoner - når en kjemisk reaksjon finner sted, men også elektrisk kraft er involvert. For eksempel kan den rette katalysatoren bidra til å reagere hydrogen og oksygen for å lage vann på en kontrollert måte, ellers vil det bare være en tilfeldig blanding av to gasser. Eller til og med å produsere elektrisitet ved å brenne hydrogen og oksygen. Elektrokatalysatorer modifiserer eller øker hastigheten på kjemiske reaksjoner uten at de selv blir konsumert i reaksjonen. I sammenheng med CO2 blir elektrokatalysatorer sett på som relevante og lovende med tanke på å oppnå effektivitet "step-change" i reduksjon av CO2 etter ønske.
Dessverre er den nøyaktige mekanismen for hvordan disse elektrokatalysatorene fungerer ikke fullstendig forstått, og det er fortsatt en betydelig utfordring å skille mellom lag med kortlivede mellommolekyler med "støyen" fra inaktive molekyler i løsningen. Denne begrensede forståelsen av mekanismen utgjør vanskeligheter i enhver mulig endring i utformingen av elektrokatalysatorer.
Forskere ved Liverpool University UK har demonstrert en laser-basert spektroskopiteknikk for elektrokjemisk reduksjon av karbondioksid in situ i deres studie publisert i Naturkatalyse. De brukte Vibrational Sum-Frequency Generation eller VSFG-spektroskopi for første gang sammen med elektrokjemiske eksperimenter for å utforske en katalysator (Mn(bpy)(CO)3Br) som blir sett på som en lovende CO2-reduksjonselektrokatalysator. Oppførselen til avgjørende mellomledd som er tilstede i en reaksjons katalytiske syklus i et veldig kort intervall ble observert for første gang. VSFG-teknologi gjør det mulig å følge oppførsel og bevegelse til selv ekstremt kortlivede arter i en katalytisk syklus og hjelper oss derfor å forstå hvordan elektrokatalysatorer fungerer. Så den nøyaktige oppførselen til hvordan elektrokatalysatorer fungerer i en kjemisk reaksjon er forstått.
Denne studien gir innsikt i noen av de komplekse kjemiske veiene og kan tillate oss å lage nye design for elektrokatalysatorer. Forskere undersøker allerede hvordan man kan forbedre følsomheten til denne teknikken og utvikler et nytt deteksjonssystem for bedre signal/støyforhold. Denne tilnærmingen kan bidra til å åpne opp muligheter for effektivisering rent drivstoff og få mer potensial for ren energi. En slik prosess må etter hvert skaleres opp industrielt for å oppnå mer effektivitet på det kommersielle nivået. Håndtering av store mengder CO2 produsert fra anlegg som brenner fossilt brensel vil kreve industriell fremgang.
***
{Du kan lese den originale forskningsoppgaven ved å klikke på DOI-lenken nedenfor i listen over siterte kilder}
Source (s)
Neri G et al. 2018. Deteksjon av katalytiske mellomprodukter ved en elektrodeoverflate under karbondioksidreduksjon ved hjelp av en jordrik katalysator. Naturkatalyse. https://doi.org/10.17638/datacat.liverpool.ac.uk/533
***
