Nowe odkrycie wskazuje innowacyjny kierunek w zielonej chemii dzięki odwracalnym klastrom metali.

WarsawNaukowcy z Instytutu Fritz Habera opracowali istotną nową metodę w chemii zielonej. Odkryli sposób przekształcania dwutlenku węgla (CO₂) w użyteczne paliwa i chemikalia. Badanie, opublikowane w Nature Communications, wyjaśnia, jak zmiana struktury katalizatora poprawia jego efektywność.

Oto jak działa ten przełomowy proces:

• Potencjał katodowy napędza konwersję CO₂ poprzez tworzenie nanocząsteczek miedzi.
• Potencjał anodowy odwraca ten proces, rozkładając nanocząsteczki z powrotem na pojedyncze atomy.
• Zmienność czasów impulsów pozwala kontrolować, czy katalizator występuje jako pojedyncze atomy, małe klastry czy większe nanocząsteczki.

Ta metoda pozwala naukowcom precyzyjnie kontrolować zachowanie katalizatora, dostosowując go do specyficznych reakcji. Na przykład, pojedyncze atomy miedzi najlepiej sprawdzają się w produkcji wodoru, małe klastry w wytwarzaniu metanu, a większe nanocząstki w tworzeniu etylenu. Dzięki zastosowaniu operando szybkiej spektroskopii absorpcji rentgenowskiej, zespół może obserwować te zmiany w czasie rzeczywistym z dokładnością do ułamków sekundy.

Odkrycie to ma znaczący wpływ. Pomaga rozwiązać poważny problem związany z rozszerzeniem technologii redukcji CO₂ dla zastosowań przemysłowych. Tradycyjne metody często generują różnorodne produkty, co utrudnia i czyni nieefektywnym tworzenie konkretnych substancji chemicznych. Natomiast nowa metoda pozwala na precyzyjną kontrolę nad produkcją wybranych substancji, co może sprawić, że recykling CO₂ stanie się bardziej wydajny i łatwiejszy do zwiększenia skali.

Zobacz również:

Dzisiaj · 11:32

Spowolnienie ruchu białek w chorobach przewlekłych otwiera nowe ścieżki leczenia

Katalizator można zmieniać w trakcie procesu, aby uzyskać pożądany produkt, co czyni go bardziej elastycznym. Umożliwia to prowadzenie procesów przemysłowych z możliwością dostosowywania ich w czasie rzeczywistym do wytwarzania różnych produktów w zależności od popytu na rynku i dostępności energii.

Tego rodzaju postępy otwierają nowe możliwości badawcze. Zrozumienie wpływu różnych części katalizatora na proces redukcji CO₂ przyczynia się do tworzenia lepszych materiałów. Przyszłe badania mogą skupić się na zwiększeniu efektywności i trwałości tych katalizatorów, co uczyni je bardziej odpowiednimi do długoterminowego zastosowania przemysłowego.

W obliczu międzynarodowych działań na rzecz promowania zrównoważonej energii i redukcji emisji gazów cieplarnianych, ta nowa metoda ma ogromne znaczenie. Dzięki wykorzystaniu odnawialnej energii elektrycznej w połączeniu z tym ulepszonym procesem katalitycznym, możemy znacząco obniżyć poziom CO₂ i wytwarzać przydatne chemikalia i paliwa przemysłowe.

Niniejsze badanie tworzy podstawy dla lepszych technologii redukcji CO₂, które są bardziej wydajne, skalowalne i elastyczne, co stanowi krok naprzód w walce ze zmianami klimatycznymi.