Katalyyttinen ja absorboiva kondensaattori

Minnesota Twin Citiesin yliopiston johtama tutkijaryhmä on keksinyt kameleonttimetallin ja rakenteen, joka muuntaa elektronisesti yhden metallin käyttäytymään kuten joku toinen käytettäväksi katalysaattorina kemiallisten reaktioiden nopeuttamiseksi.

Valmistettu "katalyyttinen kondensaattori" -rakenne, on ensimmäinen, joka osoittaa, että vaihtoehtoiset materiaalit, joita on muunnettu elektronisesti uusien ominaisuuksien aikaansaamiseksi, voivat tuottaa nopeamman ja tehokkaamman kemiallisen prosessin.

Keksintö avaa oven uusille katalyyttisille teknologioille, joissa käytetään ei-jalometallikatalyyttejä sellaisiin sovelluksiin, kuten uusiutuvan energian varastointiin, uusiutuvien polttoaineiden valmistukseen ja kestävien materiaalien valmistukseen.

Katalyyttinen kondensaattorirakenne hyödyntää nanometrikalvojen yhdistelmää elektronien siirtämiseen ja stabiloimiseen katalyytin pinnalla. Tässä mallissa on ainutlaatuinen mekanismi yhdistää metalleja ja metallioksideja grafeeniin mahdollistaen nopean elektronivirran pinnoilla, jotka ovat viritettävissä kemialle.

Ryhmä jatkaa katalyyttisten kondensaattorien tutkimustaan soveltamalla sitä jalometalleihin tärkeimpiin kestävyys- ja ympäristöongelmiin.

Tiimi työskentelee myös Minnesotan yliopiston teknologian kaupallistamistoimiston kanssa, ja sillä on väliaikainen patentti laitteelle.

Superkapasitiivinen swing-adsorptio (SSA) on hiljattain löydetty sähkökemiallisesti ohjattu CO2-sieppaustekniikka, joka lupaa merkittäviä tehokkuusparannuksia perinteisiin menetelmiin verrattuna.

Tämän lähestymistavan rajoituksena on suhteellisen alhainen CO2-adsorptiokapasiteetti ja SSA:n taustalla olevat molekyylimekanismit ovat edelleen huonosti ymmärrettyjä, mikä estää optimoinnin.

Cambridgen tutkijat osoittavat, että SSA-laitteen varaamiseen käytetyn jännitteen muuttaminen ja vaihtaminen positiivisten ja negatiivisten arvojen välillä lisäävät CO2-kapasiteettia. Aiemmin ehdotetut SSA-ilmiön mekanismit eivät selitä näitä ilmiöitä, joten esittelemme uuden mekanismin, joka perustuu CO2-peräisten lajien liikkumiseen elektrodin mikrohuokosiin ja niistä ulos.

Kaiken kaikkiaan tämä työ edistää tietämystämme superkondensaattorien aiheuttamasta sähkökemiallisesta CO2-adsorptiosta, mikä saattaa johtaa laitteisiin, joilla on parempi vastaanottokapasiteetti ja tehokkuus.

Tutkijoiden mukaan parasta on, että laiteen valmistukseen käytetyt materiaalit ovat halpoja ja niitä on runsaasti mutta tutkimusalana aihe niin uusi, joten superkondensaattorin sisällä toimivaa tarkkaa mekanismia ei vielä tunneta.