Katalyyttejä yhdellä atomilla ja ferrosähköllä

Tavoite torjua ilmaston lämpenemistä muuttamalla hiilidioksidi polttoaineeksi voisi olla askeleen lähempänä, kun Queensland University of Technologyn (QUT) materiaalitieteen keskuksen tutkijat käyttävät supertietokonetta tunnistamaan "yhden atomin" katalyytit, joilla voisi olla keskeinen rooli.

Apulaisprofessori Liangzhi Koun johdolla kansainvälinen tutkimus, jossa teoreettisella mallinnuksella tunnistettiin kuusi metallia (nikkeli, niobium, palladium, renium, rodium, zirkonium), joiden todettiin olevan tehokkaita reaktiossa, joka voi muuttaa hiilidioksidin kestäviksi ja puhtaiksi energialähteiksi.

Suurempi kuva

Professori Kou kertoo, että tutkimus tehtiin mallintamalla kokeita laskennallisesti ja tarkastelemalla, kuinka metallien yksittäiset atomit reagoisivat "ferrosähköisten" materiaalien kaksiulotteisten kappaleiden kanssa.

Ferrosähköisten materiaalien yhdellä puolella on positiivinen varaus ja toisella negatiivinen varaus ja tämä polarisaatio voidaan kääntää jännitettä käyttäen.

Teoreettisessa mallinnuksessa tutkijat havaitsivat, että katalyyttimetallin atomin lisääminen ferrosähköiseen materiaaliin johti kasvihuonekaasun muuttamiseen halutuksi kemialliseksi polttoaineeksi. Kun napaisuus on kerran käännetty, tila säilyy toimimaan katalysaattorina hiilidioksidin muuntamisessa.

Professori Kou kertoo, että vaikka yhden atomin katalyyttejä hiilidioksidin vähentämiseen ehdotettiin kymmenen vuotta sitten, tämä tutkimus vie alaa merkittävästi eteenpäin.

”Olemme suunnitelleet erityisen kemiallisen katalysaattorin, joka voi muuttaa kasvihuonekaasun CO2 halutuksi kemialliseksi polttoaineeksi. Muuntotehokkuutta voidaan hallita toteuttamiskelpoisella lähestymistavalla”, professori Kou sanoi.

"Se tarkoittaa, että kehitimme ensimmäistä kertaa kykyä nopeuttaa tai hidastaa, jopa vaihtaa kemiallista reaktiota.

Tutkimuspaperin mukaan nämä ferrosähköiset yhden atomin katalyytit, katalyyttinen mekanismi ja polarisaatiosta riippuvainen katalyyttinen hiilidioksidin pelkistäminen avaavat tien hallittavalle CO2-pelkistysreaktiolle (CO2RR) ja esittävät toteuttamiskelpoisen lähestymistavan tällaisten reaktioiden tehokkuuden parantamiseksi merkittävästi.

Tutkijoiden mukaan pitkän aikavälin tavoite tällä tutkimusalueella olisi löytää tapoja muuttaa hiilidioksidi puhtaiksi energialähteiksi. Juuri tämän tutkimuksen tulokset voivat lopulta johtaa tapaan lisätä pinnoite moottoreihin tai teollisuusjärjestelmiin, jotka muuttavat hiilidioksidia sen sijaan, että vapauttaisivat enemmän kaasua ilmakehään.

Aiheesta aiemmin:

Hiilidioksidipäästöt vedyksi ja sähköksi

Saastunut ilma voi tuottaa sähköä