Vědci vyvinuli laserovou technologii, která by mohla v budoucnu otevřít cesty pro čisté palivové a energetické technologie.
Naléhavě potřebujeme ekologické a udržitelné způsoby, jak nahradit fosilní paliva, ropu a zemní plyn. Oxid uhličitý (CO2) je hojný odpadní produkt produkovaný všemi činnostmi a zdroji, které jsou závislé na fosilních palivech. Do našeho se uvolňuje asi 35 miliard metrických tun oxidu uhličitého planety atmosféru každoročně jako odpadní produkt z elektráren vyrábějících elektřinu, vozidel a průmyslových zařízení po celém světě. Ke zmírnění dopadů CO2 na globální klima by se tento promarněný CO2 mohl spíše přeměnit na využitelný energie jako je oxid uhelnatý a další zdroje bohaté na energii. Příklad, reakce s vodou CO2 produkuje plynný vodík bohatý na energii, když reaguje s vodíkem, produkuje užitečné chemikálie, jako jsou uhlovodíky nebo alkohol. Takové produkty by mohly být použity pro různé účely a také v globálním průmyslovém měřítku.
Elektrokatalyzátory jsou katalyzátory, které se účastní elektrochemických reakcí – když probíhá chemická reakce, ale je zapojena i elektrická energie. Příklad, správný katalyzátor může pomoci reagovat vodíkem a kyslíkem za vzniku vody kontrolovaným způsobem, jinak to bude jen náhodná směs dvou plynů. Nebo dokonce vyrábět elektřinu spalováním vodíku a kyslíku. Elektrokatalyzátory upravují nebo zvyšují rychlost chemických reakcí, aniž by se při reakci spotřebovávaly. V souvislosti s CO2 jsou elektrokatalyzátory považovány za relevantní a slibné z hlediska dosažení efektivity „krokové změny“ při snižování CO2, jak je požadováno.
Bohužel přesný mechanismus toho, jak tyto elektrokatalyzátory fungují, není zcela pochopen a zůstává významnou výzvou rozlišovat mezi vrstvami mezilehlých molekul s krátkou životností a „šumem“ neaktivních molekul v roztoku. Toto omezené chápání mechanismu představuje potíže při jakékoli možné změně konstrukce elektrokatalyzátorů.
Vědci z Liverpool University UK prokázali a laser-založená spektroskopická technika pro elektrochemickou redukci oxidu uhličitého in-situ ve své studii publikované v Přírodní katalýza. Poprvé použili vibrační generování sum-frekvence nebo VSFG spektroskopii spolu s elektrochemickými experimenty k prozkoumání katalyzátoru (Mn(bpy)(CO)3Br), který je považován za slibný elektrokatalyzátor pro redukci CO2. Poprvé bylo pozorováno chování klíčových prostředníků, kteří jsou přítomni v katalytickém cyklu reakce po velmi krátký interval. Technologie VSFG umožňuje sledovat chování a pohyb i extrémně krátkých druhů v katalytickém cyklu, a proto nám pomáhá pochopit, jak elektrokatalyzátory fungují. Přesné chování toho, jak elektrokatalyzátory fungují v chemické reakci, je tedy pochopeno.
Tato studie poskytuje pohled na některé složité chemické dráhy a může nám umožnit vytvořit nové návrhy elektrokatalyzátorů. Vědci již zkoumají, jak zlepšit citlivost této techniky, a vyvíjejí nový detekční systém pro lepší poměr signálu k šumu. Tento přístup by mohl pomoci otevřít cesty pro efektivitu čisté palivo a získat větší potenciál pro čistou energii. Takový proces musí být nakonec průmyslově rozšířen, aby bylo dosaženo vyšší účinnosti na komerční úrovni. Manipulace s velkými objemy CO2 produkovaného v továrnách na fosilní paliva bude vyžadovat průmyslový pokrok.
***
{Původní výzkumný dokument si můžete přečíst kliknutím na odkaz DOI uvedený níže v seznamu citovaných zdrojů}
Zdroje)
Neri G a kol. 2018. Detekce katalytických meziproduktů na povrchu elektrody během redukce oxidu uhličitého katalyzátorem hojným v zemi. Přírodní katalýza. https://doi.org/10.17638/datacat.liverpool.ac.uk/533
***
