De toekomst van de chemie is 'elektriserend'. Met de toenemende beschikbaarheid van elektrische energie uit hernieuwbare bronnen, het zal in de toekomst mogelijk zijn om veel chemische processen aan te drijven met elektrische stroom. Dit zal het gebruik van duurzame methoden voor de productie van producten of brandstoffen vergemakkelijken, vervanging van huidige processen op basis van fossiele brandstoffen. Echter, hoe deze elektrokatalysatoren precies werken, is nog niet volledig begrepen. Dit zou nu allemaal kunnen veranderen met een nieuwe methode die is ontwikkeld door onderzoekers van de Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) en het Helmholtz Institute Erlangen-Nürnberg for Renewable Energy (HI ERN).

Reacties aangedreven door elektriciteit maken bijna altijd gebruik van zogenaamde elektrokatalysatoren, die meestal zeer complexe materialen zijn die uit een groot aantal chemische componenten bestaan. De rol van elektrokatalysatoren is ervoor te zorgen dat de reactie plaatsvindt en eventuele verliezen tot een minimum te beperken, dus zo min mogelijk van de hernieuwbare energie verspillen, die complex is om te produceren. Met deze methode kunnen belangrijke energiedragers zoals waterstof direct uit water worden gemaakt en klimaatgassen zoals kooldioxide worden omgezet in waardevolle basischemicaliën. In de meeste gevallen, de precieze chemische processen in elektrokatalysatoren zijn niet erg goed begrepen. Het verbeteren van het begrip van deze elektrisch aangedreven chemie is essentieel, enerzijds om gericht katalysatoren voor nieuwe processen te vervaardigen en, op de andere, om de vaak zeer beperkte levensduur van de katalysatoren zelf te verbeteren.

Zoals gerapporteerd in het journaal Natuurmaterialen , onderzoekers van de FAU, HI-ERN en hun internationale partnergroepen hebben nu een nieuwe methode ontwikkeld waarmee elektrokatalytische reacties in de toekomst veel gedetailleerder kunnen worden bestudeerd. In samenwerking met Prof. Dr. Karl Mayrhofer bij HI-ERN, de werkgroep onder leiding van Prof. Dr. Jörg Libuda, Hoogleraar Fysische Chemie aan de FAU, toonde aan dat het mogelijk is om met atomaire precisie een complexe elektrokatalysator te construeren en deze te gebruiken om het precieze mechanisme van elektrokatalytische reacties te bestuderen. De katalysatoren worden geassembleerd in zogenaamde ultrahoogvacuümcondities, in de volledige afwezigheid van alle verontreinigingen die de resultaten vaak beïnvloeden. Deze doorbraak stelt wetenschappers in staat een groot aantal andere katalysatoren te bestuderen met dezelfde strategie, waardoor ons begrip van 'geëlektrificeerde' chemie in de toekomst zal verbeteren.