Forschende der Interface Science Abteilung am Fritz-Haber-Institut haben untersucht, wie gepulste elektrische Potentialbehandlungen die Fähigkeit von Kupfereinzelkristalloberflächen als Modellkatalysatoren verbessern, Kohlendioxid in Brennstoffe wie Ethylen und Ethanol umzuwandeln. Die Methode ermöglicht eine gezielte Steuerung der strukturellen und chemischen Veränderungen der Kupferoberfläche, was die Selektivität und Effizienz der CO2-Umwandlung erhöht. Diese Erkenntnisse könnten helfen, CO2-Emissionen zu reduzieren und erneuerbare Energieträger zu produzieren.
Die rasante Industrialisierung und Abholzung haben die CO2-Emissionen weltweit stark erhöht, was den Klimawandel vorantreibt. Die Umwandlung von CO2 in nützliche chemische Verbindungen wie Ethylen und Ethanol ist ein vielversprechender Ansatz, um Emissionen zu verringern. Kupfer gilt als effektiver Katalysator für diesen Prozess. Das Team kombinierte gepulste elektrochemische Behandlungen mit hochmoderner Spektro-Mikroskopie, um die Veränderungen der Kupferoberflächen zu analysieren. Durch abwechselnde anodische und kathodische Pulse entstehen spezifische kristalline Facetten und ein Wechsel der Oxidationszustände, die die Umwandlungseffizienz steigern.Während des anodischen Pulses bilden sich durch selektive Auflösung von Kupfer pyramidenartige Strukturen mit bestimmten Seitenfacetten, und die Oberfläche oxidiert zu einem dünnen Cu(I)-Film. Beim kathodischen Puls wird nur der obere Teil dieses Films zu metallischem Kupfer reduziert, wodurch eine sandwichartige Struktur aus einem dünnen metallischen Kupferfilm auf einer Cu(I)-Unterschicht entsteht. Diese Kombination aus Facetten und Oxidationszuständen fördert die Produktion von Ethylen und Ethanol, wobei metallische, gestufte Oberflächen die Ethylenbildung und das Nebeneinander von metallischem Kupfer und Cu2O die Ethanolproduktion begünstigen. Die Untersuchung dieser Transformationen auf mikroskopischer Ebene liefert wichtige Erkenntnisse für theoretische Modelle und ein besseres Verständnis des katalytischen Verhaltens von Kupfer.
Die Ergebnisse eröffnen neue Wege für nachhaltige Energielösungen, indem sie die Entwicklung effizienter Methoden zur Wiederverwendung von CO2 für erneuerbare Brennstoffe unterstützen. Der Ansatz der gepulsten Potentialbehandlungen könnte zu umweltfreundlicheren chemischen Prozessen beitragen und einen wichtigen Schritt in Richtung sauberer Energietechnologien darstellen.
Originalpublikation
Lesen Sie auch
Wie man CO2 aus Abgasen recyclen kann | Pugnalom
Teilen mit:
Entdecke mehr von Pugnalom
Melde dich für ein Abonnement an, um die neuesten Beiträge per E-Mail zu erhalten.
