O ₂ en duurzaam geproduceerde waterstof hebben de potentie om als ingrediënten te dienen om elektrische stroom opgewekt door windmolens of zonnepanelen om te zetten in een gasbrandstof. Dit 'power-to-gas'-concept kan twee problemen tegelijk oplossen, CO . verminderen ₂ uitstoot en tegelijkertijd flexibelere toepassingen van duurzame energie te creëren. Echter, winstgevende conversie van CO ₂ een uiterst effectieve katalysator zou vereisen. Onderzoekers van de Universiteit Utrecht hebben een manier gevonden om het conversieproces in detail te bestuderen en de perfecte grootte voor de katalytische nikkel-nanodeeltjes te bepalen. De onderzoekers publiceren hun resultaten in Natuur Katalyse op maandag, 29 januari.

Hoofdauteur Charlotte Vogt zegt:"Als we metalen nanodeeltjes steeds kleiner maken, ze beginnen heel andere eigenschappen te vertonen dan we verwachten en begrijpen van de klassieke natuur- en scheikunde." Samen met collega's Florian Meirer en Bert Weckhuysen van de Universiteit Utrecht en onderzoekers van chemiebedrijf BASF, Vogt ontdekte dat nikkeldeeltjes een optimale katalytische activiteit vertonen bij een grootte van 2,5 nanometer, ongeveer 40, 000 keer kleiner dan een mensenhaar. De onderzoekers ontdekten ook dat een specifieke architectuur van deze kleine nikkeldeeltjes de activering van CO . vergemakkelijkt ₂ .

Om te begrijpen hoe deze nikkel nanodeeltjes zich gedragen tijdens de omzetting van CO ₂ , de onderzoekers bestudeerden de katalysatoren in actie. In samenwerking met wetenschappers van de Swiss Light Source in Zwitserland, ze ontwikkelden een ultrasnel meetinstrument om hun katalysatoren op het werk te bestuderen. Hierdoor konden de onderzoekers het mechanisme achter de CO . ontsluiten ₂ conversieproces in detail. Dus, ze identificeerden zowel formiaat als geadsorbeerd koolmonoxide als reactietussenproducten.

Het project omvatte een nauwe samenwerking tussen onderzoekers van BASF, Universiteit Utrecht, Lehigh University in de Verenigde Staten, en de synchrotronfaciliteiten van het Paul Scherrer Instituut in Zwitserland. "Deze samenwerking heeft ons een beter begrip gegeven van hoe deze vaste katalysatoren werken, waardoor we het ware potentieel van kleine metalen nanodeeltjes voor CO . kunnen ontsluiten ₂ katalyse, " zegt Bert Weckhuysen, Hoogleraar Anorganische Chemie en Katalyse aan de Universiteit Utrecht.