Znanstveniki so razvili lasersko tehnologijo, ki bi lahko v prihodnosti odprla poti za čista goriva in energetske tehnologije.
Nujno potrebujemo okolju prijazne in trajnostne načine za zamenjavo fosilnih goriv, nafte in zemeljskega plina. Ogljikov dioksid (CO2) je obilen odpadni produkt, ki ga proizvajajo vse dejavnosti in viri, ki so odvisni od fosilnih goriv. Približno 35 milijard metričnih ton ogljikovega dioksida se sprosti v naše planetov atmosfero letno kot odpadni produkt iz elektrarn za proizvodnjo električne energije, vozil in industrijskih naprav po vsem svetu. Da bi ublažili učinke CO2 na globalno podnebje, bi lahko ta izgubljeni CO2 raje pretvorili v uporabnega energija kot so ogljikov monoksid in drugi energijsko bogati viri. Na primer, pri reakciji z vodo CO2 proizvede energijsko bogat vodikov plin, pri reakciji z vodikom pa nastane uporabne kemikalije, kot so ogljikovodiki ali alkohol. Takšni izdelki bi se lahko uporabljali za različne namene in tudi v svetovnem industrijskem obsegu.
Elektrokatalizatorji so katalizatorji, ki sodelujejo pri elektrokemičnih reakcijah – ko poteka kemična reakcija, vendar je vključena tudi električna energija. Primer, pravi katalizator lahko pomaga reagirati vodik in kisik, da nastane voda na nadzorovan način, sicer bo le naključna mešanica dveh plinov. Ali celo za proizvodnjo električne energije s sežiganjem vodika in kisika. Elektrokatalizatorji spreminjajo ali povečujejo hitrost kemičnih reakcij, ne da bi se sami porabili v reakciji. V kontekstu CO2 se elektrokatalizatorji štejejo za pomembne in obetavne v smislu doseganja učinkovitosti „postopno spreminjanje“ zmanjšanja CO2 po želji.
Na žalost natančen mehanizem delovanja teh elektrokatalizatorjev ni popolnoma razumljen in ostaja pomemben izziv razlikovati med plastmi kratkoživih vmesnih molekul s "hrupom" neaktivnih molekul v raztopini. To omejeno razumevanje mehanizma predstavlja težave pri kakršni koli možni spremembi zasnove elektrokatalizatorjev.
Znanstveniki z univerze Liverpool v Združenem kraljestvu so dokazali lasertehnika spektroskopije za elektrokemično redukcijo ogljikovega dioksida in situ v njihovi študiji, objavljeni v Naravna kataliza. Prvič so uporabili generiranje vibracijske vsote frekvence ali spektroskopijo VSFG skupaj z elektrokemijskimi poskusi, da bi raziskali katalizator (Mn(bpy)(CO)3Br), ki velja za obetaven elektrokatalizator za redukcijo CO2. Prvič smo opazili vedenje ključnih posrednikov, ki so prisotni v katalitskem ciklu reakcije v zelo kratkem intervalu. Tehnologija VSFG omogoča spremljanje obnašanja in gibanja celo izjemno kratkoživih vrst v katalitskem ciklu in nam tako pomaga razumeti, kako delujejo elektrokatalizatorji. Torej se razume natančno obnašanje delovanja elektrokatalizatorjev v kemični reakciji.
Ta študija ponuja vpogled v nekatere zapletene kemične poti in nam lahko omogoči ustvarjanje novih modelov za elektrokatalizatorje. Raziskovalci že raziskujejo, kako izboljšati občutljivost te tehnike, in razvijajo nov sistem zaznavanja za boljše razmerje med signalom in šumom. Ta pristop bi lahko pomagal odpreti poti za učinkovito čisto gorivo in pridobiti več potenciala za čista energija. Takšen proces je treba sčasoma industrijsko povečati, da bi dosegli večjo učinkovitost na komercialni ravni. Ravnanje z velikimi količinami CO2, proizvedenega iz kurilnih naprav na fosilna goriva, bo zahtevalo industrijski napredek.
***
{Izvirno raziskovalno nalogo lahko preberete s klikom na spodnjo povezavo DOI na seznamu citiranih virov}
Vir (i)
Neri G idr. 2018. Odkrivanje katalitskih intermediatov na površini elektrode med redukcijo ogljikovega dioksida s katalizatorjem, bogatim z zemljo. Naravna kataliza. https://doi.org/10.17638/datacat.liverpool.ac.uk/533
***
