Infrarood (IR) thermografie wordt gebruikt om de temperatuur van organismen en objecten met hoge precisie te bepalen zonder het systeem te verstoren. Een enkele foto gemaakt met een IR-camera kan dezelfde hoeveelheid informatie vastleggen als honderden tot miljoenen temperatuursensoren tegelijk. Aanvullend, moderne IR-camera's kunnen snelle acquisitiefrequenties van meer dan 50 Hz bereiken, waarmee het onderzoek van dynamische verschijnselen met een hoge resolutie mogelijk is.

Nutsvoorzieningen, wetenschappers van EPFL hebben een reactor ontworpen die IR-thermografie kan gebruiken om dynamische oppervlaktereacties te visualiseren en te correleren met andere snelle gasanalysemethoden om een ​​holistisch begrip te krijgen van de reactie in snel veranderende omstandigheden. Het onderzoek werd geleid door Robin Mutschler en Emanuele Moioli in het lab van Andreas Züttel (EPFL en Empa) en ze werkten samen met onderzoekers van de Polytechnische Universiteit van Milaan.

De wetenschappers pasten hun methode toe op katalytische oppervlaktereacties tussen koolstofdioxide en waterstof, inclusief de Sabatier-reactie, die kan worden gebruikt om synthetisch methaan te produceren uit hernieuwbare energie door CO . te combineren ₂ uit de atmosfeer en H2 uit watersplitsing, waardoor de synthese mogelijk wordt van hernieuwbare synthetische brandstoffen met vergelijkbare eigenschappen als hun fossiele tegenhangers. Daarom heeft de Sabatier-reactie de laatste tijd veel aandacht getrokken. In de Sabatier-reactie is een katalysator nodig om het relatief inerte CO . te activeren ₂ als reactant.

In het bijzonder richtten de EPFL-onderzoekers zich op het onderzoek van dynamische reactieverschijnselen die optreden tijdens de reactie-activering vanuit verschillende initiële katalysatortoestanden.

"De reactie op de katalysator wordt begunstigd door een gehydrogeneerd oppervlak terwijl blootstelling aan CO ₂ vergiftigt de katalysator en remt een snelle reactie-activering, ', zegt Mutschler.

“Dankzij deze nieuwe aanpak we konden nieuwe dynamische reactiefenomenen visualiseren die nog nooit eerder waren waargenomen, ' zegt Mooli.

In hun werk lieten ze de katalysator voor het eerst in realtime werken en reageren op de veranderingen in de samenstelling van het voedingsgas en tijdens zijn activering vanuit verschillende begintoestanden. Aan de hand van hun resultaten het opstarten van de reactie en het activeringsgedrag worden nu beter begrepen en het kan leiden tot geoptimaliseerde reactor- en katalysatorontwerpen om de prestaties van deze reactorsystemen die in dynamische omstandigheden werken te verbeteren.

Dit is van cruciaal belang aangezien hernieuwbare energie doorgaans stochastisch energie en reactanten levert en daarom moeten de reactoren die hernieuwbare energie omzetten in brandstoffen, worden aangepast om onder bepaalde omstandigheden in dynamische omstandigheden te werken.