Het klinkt misschien te mooi om waar te zijn, maar TU Delft-promovendus Ming Ma heeft een manier gevonden om alcohol uit het niets te maken. Of om precies te zijn, hij heeft ontdekt hoe hij het proces van elektroreductie van CO . effectief en nauwkeurig kan beheersen ₂ om een ​​breed scala aan nuttige producten te produceren, inclusief alcohol. CO . kunnen gebruiken ₂ aangezien een dergelijke hulpbron van cruciaal belang kan zijn bij het aanpakken van klimaatverandering. Zijn promotie vindt plaats op 14 september ^e .

Koolstofafvang en -gebruik (CCU)

Voor het verminderen van atmosferische CO ₂ concentratie, koolstofafvang en -gebruik (CCU) zou een haalbare alternatieve strategie kunnen zijn voor koolstofafvang en -vastlegging (CCS). De elektrochemische reductie van CO ₂ brandstoffen en chemicaliën met toegevoegde waarde heeft veel aandacht getrokken als een veelbelovende oplossing. In dit proces, de gevangen CO ₂ wordt gebruikt als grondstof en omgezet in koolmonoxide (CO), methaan (CH ₄ ), ethyleen (C ₂ H ₄ ), en zelfs vloeibare producten zoals mierenzuur (HCOOH), methanol (CH ₃ OH) en ethanol (C ₂ H ₅ OH).

De koolwaterstoffen met een hoge energiedichtheid kunnen direct en gemakkelijk worden gebruikt als brandstoffen binnen de huidige energie-infrastructuur. In aanvulling, de productie van CO is erg interessant omdat het kan worden gebruikt als grondstof in het Fischer-Tropsch-proces, een goed ontwikkelde technologie die in de industrie veel wordt gebruikt om syngas (CO en waterstof (H ₂ )) in waardevolle chemicaliën zoals methanol en synthetische brandstoffen (zoals dieselbrandstof). De bijgevoegde figuur beschrijft deze drie processen en de manier waarop elektroreductie van CO ₂ zou de koolstofkringloop mogelijk kunnen sluiten.

Nauwkeurige afstemming van het proces

In zijn proefschrift Ming Ma, werkzaam in de groep van Dr. Wilson A. Smith, beschrijft de processen die plaatsvinden op nanoschaal wanneer verschillende metalen worden gebruikt bij de elektroreductie van CO ₂ . Bijvoorbeeld, het gebruik van koperen nanodraden in het elektroreductieproces leidt tot de productie van koolwaterstoffen, terwijl nanoporeus zilver CO kan produceren. zoals Ma ontdekte, het proces kan heel precies worden geregeld door de lengte van de nanodraden te veranderen, en de elektrische potentiaal. Door deze voorwaarden af ​​te stemmen, hij is in staat om elk op koolstof gebaseerd product te produceren, of combinaties in elke gewenste verhouding, waardoor de middelen voor de drie hierboven beschreven vervolgprocessen worden geproduceerd.

Het gebruik van metaallegeringen in het proces leidt tot nog interessantere resultaten. Terwijl platina op zichzelf waterstof produceert, en goud genereert CO, een legering van deze twee metalen levert onverwacht ook in relatief grote hoeveelheden mierenzuur (HCOOH). Mierenzuur heeft potentieel een veelbelovende toepassing in brandstofcellen.

Volgende stappen

Nu deze processen in kaart zijn gebracht, de volgende stappen voor het team van het Smith Lab for Solar Energy Conversion and Storage aan de TU Delft, (Ma is de eerste promovendus die afstudeert aan het laboratorium van Wilson Smiths) is om te zoeken naar manieren om de selectiviteit van afzonderlijke producten te verbeteren en om te beginnen met het ontwerpen van manieren om dit proces op te schalen.

Smith heeft zojuist een ERC Starting Grant ontvangen om precies dat te doen:'ons begrip van de gecompliceerde reactiemechanismen verbeteren om een ​​betere controle te krijgen over de CO ₂ elektrokatalytisch proces'.

Ander werk in het lab richt zich op door zonne-energie aangedreven splitsing van water:Eenvoudige oplossing maakt waterstofproductie door splitsing van water door zonne-energie efficiënter en goedkoper, en goedkoop, efficiënte en stabiele foto-elektrode zou de watersplitsing met zonne-energie kunnen verbeteren.