Zinātnieki ir izstrādājuši lāzertehnoloģiju, kas nākotnē varētu pavērt ceļus tīrām degvielas un enerģijas tehnoloģijām.
Mums steidzami nepieciešami videi draudzīgi un ilgtspējīgi veidi, kā aizstāt fosilo kurināmo, naftu un dabasgāzi. Oglekļa dioksīds (CO2) ir bagātīgs atkritumu produkts, ko rada visas darbības un avoti, kuru pamatā ir fosilais kurināmais. Aptuveni 35 miljardi metrisko tonnu oglekļa dioksīda tiek izdalīti mūsu valstī planētas ik gadu atmosfērā kā atkritumu produkts no elektrību ražojošām elektrostacijām, transportlīdzekļiem un rūpnieciskām iekārtām visā pasaulē. Lai mazinātu CO2 ietekmi uz globālo klimatu, šo izšķērdēto CO2 drīzāk varētu pārvērst izmantojamā enerģija piemēram, oglekļa monoksīds un citi enerģijas avoti. Piemēram, reaģējot ar ūdeni, CO2 rada ar enerģiju bagātu ūdeņraža gāzi, savukārt, reaģējot ar ūdeņradi, rodas noderīgas ķīmiskas vielas, piemēram, ogļūdeņraži vai spirts. Šādus produktus varētu izmantot dažādiem mērķiem un arī globālā rūpnieciskā mērogā.
Elektrokatalizatori ir katalizatori, kas piedalās elektroķīmiskās reakcijās – kad notiek ķīmiska reakcija, bet tiek iesaistīta arī elektriskā jauda. Piemēram, pareizais katalizators var palīdzēt kontrolēti reaģēt uz ūdeņradi un skābekli, lai iegūtu ūdeni, pretējā gadījumā tas būs tikai nejaušs divu gāzu maisījums. Vai pat ražot elektrību, sadedzinot ūdeņradi un skābekli. Elektrokatalizatori modificē vai palielina ķīmisko reakciju ātrumu, paši reakcijā nepatērējoties. Saistībā ar CO2 elektrokatalizatori tiek uzskatīti par nozīmīgiem un daudzsološiem, lai sasniegtu efektivitātes “pakāpju izmaiņas” CO2 samazināšanā pēc vēlēšanās.
Diemžēl precīzs šo elektrokatalizatoru darbības mehānisms nav pilnībā izprotams, un joprojām ir ievērojams izaicinājums atšķirt īslaicīgu starpposma molekulu slāņus ar neaktīvo molekulu "troksni" šķīdumā. Šī ierobežotā mehānisma izpratne rada grūtības jebkurām iespējamām elektrokatalizatoru konstrukcijas izmaiņām.
Zinātnieki Liverpūles Universitātē Apvienotajā Karalistē ir pierādījuši a lāzersgadā publicētajā pētījumā izmantota spektroskopijas tehnika oglekļa dioksīda elektroķīmiskai samazināšanai in situ Dabas katalīze. Viņi pirmo reizi izmantoja vibrācijas summas-frekvences ģenerēšanu vai VSFG spektroskopiju kopā ar elektroķīmiskiem eksperimentiem, lai izpētītu katalizatoru (Mn (bpy) (CO) 3Br), kas tiek uzskatīts par daudzsološu CO2 samazināšanas elektrokatalizatoru. Pirmo reizi tika novērota būtisku starpnieku uzvedība, kas reakcijas katalītiskajā ciklā atrodas ļoti īsu intervālu. VSFG tehnoloģija ļauj sekot līdzi pat ļoti īslaicīgu sugu uzvedībai un kustībai katalītiskā ciklā un tādējādi palīdz saprast, kā darbojas elektrokatalizatori. Tātad ir saprotama precīza elektrokatalizatoru darbība ķīmiskajā reakcijā.
Šis pētījums sniedz ieskatu dažos sarežģītos ķīmiskos veidos un var ļaut mums izveidot jaunus elektrokatalizatoru dizainus. Pētnieki jau pēta, kā uzlabot šīs tehnikas jutīgumu, un izstrādā jaunu noteikšanas sistēmu labākai signāla un trokšņa attiecībai. Šī pieeja varētu palīdzēt pavērt iespējas efektīvai darbībai tīru degvielu un uzkrāt lielāku potenciālu tīra enerģija. Šāds process galu galā ir rūpnieciski jāpalielina, lai panāktu lielāku efektivitāti komerciālā līmenī. Lai apstrādātu lielu daudzumu CO2, kas ražots no fosilā kurināmā sadedzināšanas iekārtām, būs nepieciešama rūpnieciskā attīstība.
***
{Jūs varat izlasīt oriģinālo pētījumu, noklikšķinot uz DOI saites, kas norādīta tālāk citēto avotu sarakstā}
Avots (-i)
Neri G et al. 2018. Katalītisko starpproduktu noteikšana uz elektroda virsmas oglekļa dioksīda samazināšanas laikā ar zemi saturošu katalizatoru. Dabas katalīze. https://doi.org/10.17638/datacat.liverpool.ac.uk/533
***
