Foarútgong yn lasertechnology iepenet nije Vistas foar skjinnere brânstof en enerzjy

Wittenskippers hawwe in lasertechnology ûntwikkele dy't wegen koe iepenje foar skjinne brânstof- en enerzjytechnologyen yn 'e takomst.

Wy hawwe driuwend miljeufreonlike en duorsume manieren nedich om fossile brânstoffen, oalje en ierdgas te ferfangen. Koalstofdiokside (CO2) is in oerfloedich ôffalprodukt dat wurdt produsearre troch alle aktiviteiten en boarnen dy't ôfhinklik binne fan fossile brânstoffen. Sawat 35 miljard metryske ton koalstofdiokside wurdt yn ús frijlitten planeet's sfear jierliks ​​as ôffalprodukt fan elektrisiteitsgenerearjende krêftsintrales, auto's en yndustriële opstellingen oer de heule wrâld. Om de effekten fan CO2 op it wrâldklimaat te ferleegjen, soe dizze fergriemde CO2 earder omset wurde kinne yn brûkber enerzjy lykas koalmonokside en oare enerzjy-oerfloedige boarnen. Bygelyks, reagearje mei wetter CO2 produsearret enerzjyryk wetterstofgas, as it reageart mei wetterstof produsearret it nuttige gemikaliën lykas koalwetterstoffen of alkohol. Sokke produkten kinne brûkt wurde foar ferskate doelen en dat ek op wrâldwide yndustriële skaal.

Elektrokatalysators binne katalysatoren dy't dielnimme oan elektrogemyske reaksjes - as in gemyske reaksje plakfynt, mar ek elektryske krêft is belutsen. Bygelyks, de juste katalysator kin helpe om wetterstof en soerstof te reagearjen om wetter op in kontrolearre manier te meitsjen, oars sil it gewoan in willekeurich mingsel wêze fan twa gassen. Of sels om elektrisiteit te produsearjen troch wetterstof en soerstof te ferbaarnen. Electrocatalysts feroarje of fergrutsje it taryf fan gemyske reaksjes sûnder harsels wurde konsumearre yn 'e reaksje. Yn ferbân mei CO2 wurde elektrokatalysators sjoen as relevant en kânsryk yn termen fan it realisearjen fan effisjinsje 'stapferoaring' yn reduksje fan CO2 as winske.

Spitigernôch is it krekte meganisme fan hoe't dizze electrocatalysts wurkje is net folslein begrepen en it bliuwt in wichtige útdaging te ûnderskieden tusken lagen fan koarte-libben tuskenlizzende molekulen mei it "lûd" fan ynaktive molekulen yn 'e oplossing. Dit beheinde begryp fan it meganisme stelt swierrichheden yn alle mooglike feroaring yn ûntwerp fan electrocatalysts.

Wittenskippers oan de Liverpool University UK hawwe oantoand in laser-basearre spektroskopytechnyk foar elektrogemyske reduksje fan koaldiokside yn-situ yn har stúdzje publisearre yn Nature Catalysis. Se brûkten Vibrational Sum-Frequency Generation of VSFG-spektroskopy foar it earst tegearre mei elektrogemyske eksperiminten om in katalysator te ferkennen (Mn(bpy)(CO)3Br) dy't wurdt sjoen as in kânsrike elektrokatalysator foar CO2-reduksje. It gedrach fan krúsjale tuskenpersoanen dy't oanwêzich binne yn 'e katalytyske syklus fan in reaksje foar in heul koart ynterval waard foar it earst waarnommen. VSFG technology makket it mooglik om te folgjen gedrach en beweging fan sels ekstreem koarte libbene soarten yn in katalytyske syklus en dêrom helpt ús om te begripen hoe't electrocatalysts wurkje. Dat, it krekte gedrach fan hoe't elektrokatalysatoren wurkje yn in gemyske reaksje wurdt begrepen.

Dizze stúdzje jout ynsjoch yn guon fan 'e komplekse gemyske paden en kin ús tastean om nije ûntwerpen te meitsjen foar electrocatalysts. Undersikers ûndersiikje al hoe't jo de gefoelichheid fan dizze technyk kinne ferbetterje en ûntwikkelje in nij deteksjesysteem foar bettere sinjaal-oan-lûdferhâlding. Dizze oanpak kin helpe om wegen te iepenjen foar effisjint skjinne brânstof en garner mear mooglikheden foar skjin enerzjy. Sa'n proses moat úteinlik yndustrieel opskaald wurde om mear effisjinsje op kommersjeel nivo te berikken. It behanneljen fan grutte folumes CO2 produsearre út fossile brânstofbrânende planten sil yndustriële foarútgong fereaskje.

***

Boarne (e)

Neri G et al. 2018. Deteksje fan katalytyske intermediates op in elektrodes oerflak ûnder koalstofdiokside reduksje troch in ierde-oerfloedich katalysator. Nature Catalysis. https://doi.org/10.17638/datacat.liverpool.ac.uk/533

***