Znanstvenici su razvili lasersku tehnologiju koja bi mogla otvoriti puteve čistim tehnologijama goriva i energije u budućnosti.
Hitno su nam potrebni ekološki prihvatljivi i održivi načini za zamjenu fosilnih goriva, nafte i prirodnog plina. Ugljični dioksid (CO2) je obilan otpadni proizvod koji nastaje u svim aktivnostima i izvorima koji se oslanjaju na fosilna goriva. Otprilike 35 milijardi metričkih tona ugljičnog dioksida ispušta se u naše planeta atmosferu godišnje kao otpadni proizvod iz elektrana za proizvodnju električne energije, vozila i industrijskih postrojenja diljem svijeta. Kako bi se ublažili učinci CO2 na globalnu klimu, ovaj izgubljeni CO2 bi se radije mogao pretvoriti u iskoristiv energija poput ugljičnog monoksida i drugih izvora bogatih energijom. Primjerice, reakcijom s vodom CO2 proizvodi plinovit vodik bogat energijom, a kada reagira s vodikom proizvodi korisne kemikalije poput ugljikovodika ili alkohola. Takvi proizvodi mogli bi se koristiti u razne svrhe i to u globalnim industrijskim razmjerima.
Elektrokatalizatori su katalizatori koji sudjeluju u elektrokemijskim reakcijama – kada se odvija kemijska reakcija, ali je uključena i električna energija. Primjerice, pravi katalizator može pomoći u reakciji vodika i kisika kako bi se dobila voda na kontroliran način, inače će to biti samo nasumična mješavina dvaju plinova. Ili čak proizvoditi električnu energiju sagorijevanjem vodika i kisika. Elektrokatalizatori modificiraju ili povećavaju brzinu kemijskih reakcija, a da se sami ne troše u reakciji. U kontekstu CO2, elektrokatalizatori se smatraju relevantnim i obećavajućim u smislu postizanja učinkovitosti 'postupne promjene' u smanjenju CO2 po želji.
Nažalost, točan mehanizam rada ovih elektrokatalizatora nije u potpunosti shvaćen i ostaje značajan izazov razlikovati slojeve kratkoživućih međumolekula s "šumom" neaktivnih molekula u otopini. Ovo ograničeno razumijevanje mehanizma predstavlja poteškoće u bilo kojoj mogućoj izmjeni u dizajnu elektrokatalizatora.
Znanstvenici sa Sveučilišta Liverpool u Velikoj Britaniji pokazali su a lasertehnika spektroskopije za elektrokemijsku redukciju ugljičnog dioksida in-situ u njihovoj studiji objavljenoj u Kataliza prirode. Oni su prvi put koristili generiranje vibracijske sume frekvencije ili VSFG spektroskopiju zajedno s elektrokemijskim eksperimentima kako bi istražili katalizator (Mn(bpy)(CO)3Br) koji se smatra obećavajućim elektrokatalizatorom za redukciju CO2. Prvi put je uočeno ponašanje ključnih posrednika koji su prisutni u katalitičkom ciklusu reakcije u vrlo kratkom intervalu. VSFG tehnologija omogućuje praćenje ponašanja i kretanja čak i ekstremno kratkotrajnih vrsta u katalitičkom ciklusu i stoga nam pomaže razumjeti kako elektrokatalizatori rade. Dakle, razumije se točno ponašanje kako elektrokatalizatori rade u kemijskoj reakciji.
Ova studija pruža uvid u neke od složenih kemijskih puteva i može nam omogućiti stvaranje novih dizajna za elektrokatalizatore. Istraživači već istražuju kako poboljšati osjetljivost ove tehnike i razvijaju novi sustav detekcije za bolji omjer signala i šuma. Ovaj pristup bi mogao pomoći u otvaranju puteva za učinkovito čisto gorivo i prikupiti više potencijala za čista energija. Takav proces na kraju treba industrijski proširiti kako bi se postigla veća učinkovitost na komercijalnoj razini. Rukovanje velikim količinama CO2 proizvedenog iz postrojenja za sagorijevanje fosilnih goriva zahtijevat će industrijski napredak.
***
{Izvorni istraživački rad možete pročitati klikom na vezu DOI koja se nalazi u nastavku na popisu citiranih izvora}
Izvor (i)
Neri G i sur. 2018. Detekcija katalitičkih međuprodukta na površini elektrode tijekom redukcije ugljičnog dioksida katalizatorom bogatim zemljom. Kataliza prirode. https://doi.org/10.17638/datacat.liverpool.ac.uk/533
***
