En katalysator for udviklingen af ​​kulstofneutral teknologi for strålingsacceleratoren

Betydningen af ​​"kulstofneutralitet" vokser mere end nogensinde, da klimaændringer forårsaget af global opvarmning truer selv menneskeretten til at leve. Republikken Korea har erklæret "kulstofneutralitet inden 2050" og gør en indsats for at reducere drivhusgasemissionerne. For at realisere kulstofneutralitet sammen med grøn brintproduktion, der reducerer produktionen af ​​kuldioxid, er CCU-teknologi, der udnytter allerede genereret kuldioxid, afgørende.

For at disse to teknologier skal være effektive til at reducere udledningen af ​​drivhusgasser, skal den anvendte energi reduceres ved at øge aktiviteten af ​​vandoxidationselektroden, hvilket inducerer en elektrokemisk reaktion. Til dette formål er der blevet gjort forsøg på at forstå den elektroniske struktur af katalysatorens overflade, mens reaktionen fortsætter. Men på grund af vanskeligheden ved at udføre et eksperiment i en ultrahøjvakuum (UHV) tilstand, blev det kun indirekte estimeret gennem beregninger.

På Korea Institute of Science and Technology (KIST) udviklede Dr. Hyung-Suk Oh og Dr. Woong Hee Lee fra Clean Energy Research Center og Dr. Keun Hwa Chae fra Advanced Analysis and Data Center en blød røntgenbaseret absorptionsspektroskopi baseret på en strålingsaccelerator (10D XAS KIST beamline) for første gang i Korea. KIST meddelte, at denne forskning har udviklet en ny strategi til at fremstille elektroder ved at observere og analysere overfladens elektroniske struktur under reaktionen af ​​vandoxidationselektroden anvendt til "brintproduktion og omdannelse af kuldioxid."

Forskerholdet fandt ud af, at generel kobolt blev rekonstrueret under reaktionen ved at måle den elektroniske struktur og spin-tilstande af elektrodeoverfladen ved at bruge accelerator-baseret blød røntgenabsorptionsspektroskopi under UHV-tilstanden. Termodynamisk er kobolt tilbøjelig til at være i en tetravalent oxidationstilstand under oxidationsbetingelser, og dets vandoxidationsaktivitet er meget lav. Det er nødvendigt at opretholde en trivalent oxidationstilstand for at opretholde høj vandoxidationsaktivitet, at processen udviklet af forskerholdet gør det muligt at opnå 3.2 oxidationstilstanden og høj aktivitet. Den udviklede elektrode har et 1.000 gange større elektrokemisk overfladeareal sammenlignet med en kommerciel koboltelektrode og 10 gange brintproduktionsydelsen, når den anvendes på et egentligt vandelektrolysesystem.

Dr. Oh siger, at "ved at udvikle en operando-blød røntgenabsorptionsspektrometri baseret på en strålingsaccelerator, har vi taget et skridt videre i at forstå katalysatormaterialernes egenskaber og forbedre deres ydeevne. Dette er en vigtig teknologi til kunstig fotosyntese, og forventes at være til stor hjælp til at forbedre ydeevnen af ​​vandoxidationselektroden, som er en vigtig teknologi til grøn brintproduktion og elektrokemisk rekonstruktion."

Forskningen blev offentliggjort i Nature Communications . + Udforsk yderligere

Højtydende elektrodesystem med stort område udviklet til kunstig fotosyntese