Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Kemi

Ser nærmere på elektrificerende kemi

Spektroelektrokemisk laboratorium ved Institut for Kemi og Farmaci ved Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU). Fra venstre:Prof. Dr. Jörg Libuda, Dr. Olaf Brummel, som holder en infrarød spektroskopicelle, og ph.d.-kandidat Firas Faisal. Kredit:FAU/Fabian Kollhoff

Kemiens fremtid er 'elektrificerende'. Med den stigende tilgængelighed af elektrisk energi fra vedvarende kilder, det vil i fremtiden være muligt at drive mange kemiske processer ved hjælp af en elektrisk strøm. Dette vil lette brugen af ​​bæredygtige metoder til fremstilling af produkter eller brændstoffer, erstatte nuværende processer baseret på fossile brændstoffer. Imidlertid, præcis, hvordan disse elektrokatalysatorer virker, er endnu ikke fuldt ud forstået. Alt dette kan nu ændre sig med en ny metode udviklet af forskere fra Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) og Helmholtz Institut Erlangen-Nürnberg for Vedvarende Energi (HI ERN).

Reaktioner drevet af elektricitet bruger næsten altid såkaldte elektrokatalysatorer, som normalt er meget komplekse materialer, der består af et stort antal kemiske komponenter. Elektrokatalysatorers rolle er at sikre, at reaktionen finder sted, samtidig med at eventuelle tab holdes på et minimum, dermed spilde så lidt som muligt af den vedvarende energi, som er kompliceret at fremstille. Denne metode kan bruges til at producere vigtige energibærere som brint direkte fra vand og til at omdanne klimagasser som kuldioxid til værdifulde grundkemikalier. I de fleste tilfælde, de præcise kemiske processer i elektrokatalysatorer er ikke særlig godt forstået. Det er vigtigt at forbedre forståelsen af ​​denne elektrisk drevne kemi, på den ene side at fremstille katalysatorer til nye processer på en målrettet måde og, på den anden, at forbedre den ofte ekstremt begrænsede levetid for selve katalysatorerne.

Som rapporteret i journalen Naturmaterialer , forskere fra FAU, HI-ERN og deres internationale partnergrupper har nu udviklet en ny metode, der vil gøre det muligt at studere elektrokatalytiske reaktioner meget mere detaljeret i fremtiden. I samarbejde med Prof. Dr. Karl Mayrhofer ved HI-ERN, arbejdsgruppen ledet af prof. Dr. Jörg Libuda, Professor i fysisk kemi ved FAU, demonstreret, at det er muligt at konstruere en kompleks elektrokatalysator med atomær præcision og bruge den til at studere den præcise mekanisme for elektrokatalytiske reaktioner. Katalysatorerne samles under såkaldte ultrahøjvakuumforhold, i fuldstændig fravær af alle forurenende stoffer, der ofte påvirker resultaterne. Dette gennembrud vil gøre det muligt for forskere at studere et stort antal andre katalysatorer ved hjælp af samme strategi, dermed forbedre vores forståelse af 'elektrificeret' kemi i fremtiden.


Varme artikler