Versnelling van CO₂-omzetting: tien experimenten onthullen geheimen van synthetische brandstoffen

AmsterdamOnderzoekers van Empa hebben een geautomatiseerd systeem ontwikkeld waarmee CO₂-elektrolyse-experimenten tien keer sneller worden uitgevoerd. Dankzij dit nieuwe systeem kunnen ze veel efficiënter katalysatoren, elektroden en reactieomstandigheden bestuderen.

Wetenschappers gebruiken kleine apparaten genaamd reactoren voor dit proces. Hun opstelling omvat tien reactors, die elk verbonden zijn met verschillende gas- en vloeistofuitlaten en meetinstrumenten. Deze onderdelen meten:

• Druk
• Temperatuur
• Gasstromen
• Vloeibare en gasvormige reactieproducten

Onderzoekers van Empa en het Paul Scherrer Instituut (PSI) hebben een baanbrekend systeem voor CO₂-elektrolyse ontwikkeld. Dit is een primeur in zijn soort en maakt deel uit van het SynFuels-project. De wetenschappers hebben hun ontwerp en software gepubliceerd in het tijdschrift Nature Catalysis. Hun doel is om snel effectieve methoden te vinden om CO₂ om te zetten in synthetische brandstoffen.

In een conventionele verbrandingsmotor wordt brandstof verbrand om water, CO₂ en energie te produceren. Theoretisch gezien zou deze reactie omgekeerd kunnen worden met hernieuwbare energie, om CO₂ weer om te zetten in synthetische brandstof. Helaas omvat dit proces complexe reacties die meer dan 20 verschillende stoffen produceren, niet alleen de gewenste brandstof. Hierdoor is het lastig om de juiste katalysatoren en omstandigheden te bepalen.

Het nieuwe systeem pakt dit probleem aan door veel hoogwaardige data te genereren. Deze data wordt automatisch verzameld met nauwkeurige timing. De onderzoekers hadden te maken met een tekort aan geschikte hulpmiddelen op de markt. Samen met Agilent Technologies ontwikkelden ze 's werelds eerste online vloeistofchromatografie-apparaat. Deze machine meet vloeistofreactieproducten in real-time tijdens CO₂-elektrolyse.

Lees ook:

Vandaag · 17:51

Koele daken en zonnepanelen: de Londense hitte aanpakken

De onderzoekers hebben experimenten versneld, waardoor er veel data werd gegenereerd. Om dit te beheren, ontwikkelden zij gratis software voor data-analyse. Ze zijn ook van plan deze data te delen met andere wetenschappers om nieuwe ontdekkingen te versnellen.

Onderzoeksdata wordt vaak opgeborgen na de publicatie van de resultaten, wat inefficiënt is. Een gezamenlijk project genaamd PREMISE, uitgevoerd door Empa, PSI en ETH Zürich, wil dit probleem aanpakken. Het doel van het project is om standaardmethoden te creëren voor het opslaan en delen van onderzoeksdata.

Onderzoekers kunnen profiteren van elkaars gegevens. Deze samenwerking is ook een cruciaal onderdeel van het Nationaal Centrum voor Competentie in Onderzoek (NCCR) Katalyse, dat streeft naar duurzame chemie. Het nieuwe CO₂-elektrolysesysteem zal van groot belang zijn voor dit belangrijke nationale project.

Empa-onderzoekers zijn van plan het systeem te verbeteren. Ze zullen zowel de hardware als de software upgraden. Bovendien zullen ze hun nieuwe gegevens en kennis delen met andere Zwitserse onderzoeksinstellingen. Dit zal bijdragen aan het ontwikkelen van betere synthetische brandstoffen die milieuvriendelijk zijn.

De onderzoekers geloven dat hun werk toekomstige energieoplossingen sterk zal beïnvloeden. Ze vinden het cruciaal om hun tools en data openlijk te delen. Ze hopen dat andere onderzoekers dit voorbeeld volgen om de vooruitgang op dit gebied te versnellen.