Вчені розробили лазерну технологію, яка може відкрити шляхи для екологічно чистих технологій палива та енергії в майбутньому.
We urgently need environment friendly and sustainable ways to replace fossil fuels, oil and natural gas. Carbon dioxide (CO2) is an abundant waste product produced by all activities and sources which rely on fossil fuels. About 35 billion metric tons of Carbon dioxide is released into our планети atmosphere annually as a waste product from electricity generating power plants, vehicles and industrial setups across the globe. To mitigate the effects of CO2 on global climate, this wasted CO2 could rather be converted into usable енергія як чадний газ та інші джерела, багаті енергією. Наприклад, реакція з водою CO2 утворює газоподібний водень, багатий енергією, а при взаємодії з воднем — корисні хімічні речовини, такі як вуглеводні або спирт. Така продукція може бути використана для різних цілей і в глобальному промисловому масштабі.
Електрокаталізатори - це каталізатори, які беруть участь в електрохімічних реакціях - коли хімічна реакція відбувається, але також бере участь електрична енергія. Наприклад, правильний каталізатор може допомогти реагувати воднем і киснем, щоб утворити воду в контрольований спосіб, інакше це буде просто випадкова суміш двох газів. Або навіть виробляти електроенергію, спалюючи водень і кисень. Електрокаталізатори модифікують або збільшують швидкість хімічних реакцій, не витрачаючи їх на реакцію. У контексті CO2 електрокаталізатори розглядаються як актуальні та перспективні з точки зору досягнення ефективності «ступінчастої зміни» у зменшенні CO2 за бажанням.
На жаль, точний механізм роботи цих електрокаталізаторів до кінця не зрозумілий, і залишається серйозною проблемою розрізняти шари короткоживучих проміжних молекул із «шумом» неактивних молекул у розчині. Це обмежене розуміння механізму створює труднощі при будь-яких можливих змінах у конструкції електрокаталізаторів.
Вчені з Ліверпульського університету Великобританії продемонстрували лазерметод спектроскопії на основі електрохімічного відновлення вуглекислого газу in situ в їх дослідженні, опублікованому в Природний каталіз. Вони вперше використали генерацію коливальної сумарної частоти або VSFG спектроскопію разом з електрохімічними експериментами для дослідження каталізатора (Mn(bpy)(CO)3Br), який розглядається як багатообіцяючий електрокаталізатор відновлення CO2. Вперше спостерігали поведінку важливих посередників, які присутні в каталітичному циклі реакції протягом дуже короткого інтервалу. Технологія VSFG дає змогу відслідковувати поведінку та рух навіть надзвичайно короткоживучих видів у каталітичному циклі, а отже допомагає нам зрозуміти, як працюють електрокаталізатори. Отже, зрозуміла точна поведінка того, як електрокаталізатори діють в хімічній реакції.
Це дослідження дає уявлення про деякі складні хімічні шляхи і може дозволити нам створити нові конструкції електрокаталізаторів. Дослідники вже досліджують, як покращити чутливість цієї техніки, і розробляють нову систему виявлення для кращого співвідношення сигнал/шум. Такий підхід може допомогти відкрити шляхи для ефективності чисте паливо і отримати більше можливостей для екологічно чистої енергії. Такий процес зрештою необхідно промислово розширити для досягнення більшої ефективності на комерційному рівні. Переробка великих обсягів CO2, що виробляється на установках, що спалюють викопне паливо, потребуватиме прогресу промисловості.
***
{Ви можете прочитати оригінальну дослідницьку роботу, натиснувши посилання DOI, наведене нижче в списку цитованих джерел(ів)}
Джерела
Neri G та ін. 2018. Виявлення каталітичних проміжних продуктів на поверхні електрода під час відновлення вуглекислого газу каталізатором, багатим на землю. Природний каталіз. https://doi.org/10.17638/datacat.liverpool.ac.uk/533
***
