Teadlased on välja töötanud lasertehnoloogia, mis võib tulevikus avada teed puhta kütuse- ja energiatehnoloogia jaoks.
Vajame kiiresti keskkonnasõbralikke ja jätkusuutlikke viise fossiilkütuste, nafta ja maagaasi asendamiseks. Süsinikdioksiid (CO2) on ohtralt jääkprodukt, mida toodavad kõik fossiilkütustel põhinevad tegevused ja allikad. Meie keskkonda eraldub umbes 35 miljardit tonni süsinikdioksiidi planeedi oma igal aastal kogu maailmas elektrit tootvate elektrijaamade, sõidukite ja tööstusseadmete jäätmena. Et leevendada CO2 mõju globaalsele kliimale, võiks selle raisatud CO2 pigem kasutuskõlblikuks muuta energia nagu süsinikmonooksiid ja muud energiarikkad allikad. Näiteks veega reageerides tekitab CO2 energiarikka vesinikgaasi, vesinikuga reageerides aga kasulikke kemikaale, nagu süsivesinikud või alkohol. Selliseid tooteid saab kasutada erinevatel eesmärkidel ja seda ka ülemaailmses tööstuslikus mastaabis.
Elektrokatalüsaatorid on katalüsaatorid, mis osalevad elektrokeemilistes reaktsioonides – kui toimub keemiline reaktsioon, kuid kaasatud on ka elektrienergia. Näiteks võib õige katalüsaator aidata vesinikul ja hapnikul reageerida, et saada kontrollitud viisil vett, vastasel juhul on see lihtsalt kahe gaasi juhuslik segu. Või isegi elektrit toota vesiniku ja hapniku põletamise teel. Elektrokatalüsaatorid muudavad või suurendavad keemiliste reaktsioonide kiirust, ilma et nad reaktsiooni käigus kuluksid. Seoses CO2-ga peetakse elektrokatalüsaatoreid asjakohasteks ja paljutõotavateks, et saavutada soovitud CO2 vähendamise tõhususe järkjärguline muutus.
Kahjuks pole nende elektrokatalüsaatorite täpset töömehhanismi täielikult mõistetud ja jääb oluliseks väljakutseks eristada lühiajaliste vahemolekulide kihte lahuses mitteaktiivsete molekulide "müraga". See mehhanismi piiratud arusaamine tekitab raskusi elektrokatalüsaatorite disaini mis tahes võimaliku muutmise korral.
Ühendkuningriigi Liverpooli ülikooli teadlased on näidanud a laseraastal avaldatud uuringus põhinevad spektroskoopia meetodid süsinikdioksiidi elektrokeemiliseks vähendamiseks in situ Looduse katalüüs. Nad kasutasid esimest korda vibratsiooni summaarse sageduse genereerimist või VSFG spektroskoopiat koos elektrokeemiliste katsetega, et uurida katalüsaatorit (Mn (bpy) (CO) 3Br), mida peetakse paljulubavaks CO2 redutseerimise elektrokatalüsaatoriks. Esmakordselt täheldati reaktsiooni katalüütilises tsüklis väga lühikese aja jooksul esinevate oluliste vahendajate käitumist. VSFG tehnoloogia võimaldab jälgida isegi väga lühiealiste liikide käitumist ja liikumist katalüütilises tsüklis ning seega aitab meil mõista, kuidas elektrokatalüsaatorid töötavad. Seega mõistetakse elektrokatalüsaatorite täpset käitumist keemilises reaktsioonis.
See uuring annab ülevaate mõnedest keerukatest keemilistest radadest ja võimaldab meil luua elektrokatalüsaatorite jaoks uusi kujundusi. Teadlased juba uurivad, kuidas selle tehnika tundlikkust parandada, ja töötavad välja uut tuvastussüsteemi parema signaali ja müra suhte saavutamiseks. See lähenemisviis võib aidata avada võimalusi tõhususe saavutamiseks puhas kütus ja koguda rohkem potentsiaali puhta energia. Sellist protsessi tuleb lõpuks tööstuslikult laiendada, et saavutada suurem tõhusus kaubanduslikul tasandil. Fossiilkütuseid põletavatest tehastest toodetud suurte CO2 koguste käitlemine nõuab tööstuse arengut.
***
Allikas (d)
Neri G et al. 2018. Katalüütiliste vaheühendite tuvastamine elektroodi pinnal süsinikdioksiidi redutseerimisel maa-rikka katalüsaatori abil. Looduse katalüüs. https://doi.org/10.17638/datacat.liverpool.ac.uk/533
***
 is an abundant waste product produced by all activities and sources which rely on fossil fuels.){kind=link}