Katalysatoren kunnen de sleutel blijken te zijn voor het omzetten van kooldioxide en koolmonoxide in producten met toegevoegde waarde, maar hun effectiviteit hangt af van hun selectieve manier van werken.

Wetenschappers van de Universiteit van Adelaide vinden betere materialen uit om de volgende generatie katalysatoren te maken die zullen helpen bij het creëren van alternatieve brandstoffen die kunnen helpen onze ecologische voetafdruk te verkleinen.

Universitair hoofddocent Yan Jiao is onderzoeksdirecteur aan de School of Chemical Engineering and Advanced Materials van de University of Adelaide. Door te onderzoeken hoe katalysatoren zich gedragen, haar team vindt haalbare manieren om alternatieve chemicaliën en brandstoffen te produceren uit kooldioxide en monoxide.

"In de toekomstige energiebehoeften van de wereld zal waarschijnlijk worden voorzien door een mix van hernieuwbare bronnen, waaronder alternatieve vloeibare brandstoffen, die het voordeel hebben dat ze kunnen worden geleverd en gebruikt met behulp van bestaande technologie, " zei professor Jiao.

Het team van professor Jiao werkt op het gebied van computationele elektrochemie en het ontwerpen van energiematerialen door middel van rekenmethoden.

"Opgewekte hernieuwbare elektriciteit kan zowel op korte als op lange termijn voordelen opleveren voor onze samenleving, maar het huidige knelpunt is de conversie en opslag van hernieuwbare elektriciteit, " ze zei.

"Als een alternatieve manier om onze ecologische voetafdruk te verkleinen, onderzoeken we betere katalysatormaterialen die schone brandstoffen kunnen produceren en gebruiken die onze planeet niet vervuilen.

"We hebben ontdekt dat een beperkte reactieomgeving die wordt gecreëerd door koperatomen die zijn gerangschikt in piramideachtige structuren op nanoschaal, selectief koolstofdioxide en koolmonoxide kan omzetten in ethyleenglycol."

De piramide-indeling van de atomen is cruciaal voor het koper dat fungeert als een effectieve katalysator bij het helpen van de transformatie.

Naast het identificeren van een nieuw reactiemechanisme voor het produceren van een waardevolle diol met uiteenlopende industriële toepassingen, het werk van het team benadrukt het potentieel van het ontwerpen van reactieomgevingen om de selectiviteit en efficiëntie van de katalysator te vergroten.

Professor Jiao en Ling Chen, die een hogere graad is door onderzoekskandidaat, werden onlangs over hun onderzoek geïnterviewd door Chemie Wereld .

"Elektrokatalytische omzetting van kooldioxide in chemicaliën en brandstoffen is een veelbelovende weg om het koolstofneutrale doel te bereiken dat wordt bepleit door de Overeenkomst van Parijs over klimaatverandering, ’ zei meneer Chen.

"De succesvolle implementatie ervan, echter, is afhankelijk van de ontwikkeling van zeer selectiviteit en energie-efficiënte katalysatoren.

"Kooldioxide kan elektrochemisch worden omgezet in producten met één of meerdere koolstofatomen. Maar het produceren van alcoholen is een grotere uitdaging dan het vormen van koolwaterstoffen, en selectief produceren van hogere waarde diatomische C ₂ chemicaliën zoals ethyleenglycol blijft ongrijpbaar."

"Voor zover wij weten, een complete route voor elektrosynthese van diolen zoals ethyleenglycol, van koolmonoxide en kooldioxide is nog nooit eerder experimenteel of theoretisch gerapporteerd."

De bevindingen van het team zijn gerapporteerd in het tijdschrift Chemische Wetenschappen .