Forscher der Universität Fuzhou haben einen neuartigen Katalysator mit ultrakleinen Palladium-Nanopartikeln auf Zirkoniumphosphat entwickelt, der eine verbesserte elektrochemische Reduktion von CO2 zu Ethanol erreicht.
Dieser Durchbruch, der in Frontiers in Energy veröffentlicht wurde , stellt einen bedeutenden Schritt in Richtung nachhaltiger Kraftstoffproduktion dar und trägt dem dringenden Bedarf an effizienten Technologien zur Kohlenstoffabscheidung Rechnung. Die elektrochemische Reduktion von CO2 stellt eine vielversprechende Methode dar, dem Klimawandel durch die Umwandlung von CO2 entgegenzuwirken in wertvolle Brennstoffe und Chemikalien.
Obwohl Katalysatoren auf Edelmetallbasis für ihre hohe Aktivität und Stabilität in diesen Reaktionen bekannt sind, produzieren sie typischerweise minderwertige C1-Produkte. Darüber hinaus erfordern die hohen Kosten und die Knappheit von Edelmetallen Innovationen, um ihre Nutzungseffizienz zu maximieren.Die Studie stellt ein neues Katalysatorsystem vor, das aus ultrakleinen Palladium-Nanopartikeln ((pre-ZrP-Pd)) besteht, die auf Zirkoniumphosphat (Zr
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4). Diese Konfiguration erreichte einen bemerkenswerten Faraday-Wirkungsgrad von 92,1 % für die Ethanolproduktion bei –0,8 V gegenüber der reversiblen Wasserstoffelektrode (RHE), neben einer Spitzenstromdichte von 0,82 mA/cm
2Die Forschung nutzte Dichtefunktionaltheorie-Berechnungen (DFT), um zu zeigen, dass starke Wechselwirkungen zwischen den Palladium-Nanopartikeln und dem Zirkoniumphosphat-Träger die CO-Adsorption verbessern und die CO-Kopplung erleichtern, entscheidende Schritte bei der Ethanolbildung.Das Team nutzte fortschrittliche Nanotechnologiemethoden, um ultrakleine Palladium-Nanopartikel zu synthetisieren und deren optimale Dispersion auf dem Zirkoniumphosphat-Träger sicherzustellen. Dieser strategische Ansatz reduzierte nicht nur die benötigte Edelmetallmenge, sondern verbesserte auch die katalytische Leistung und demonstrierte das Potenzial von Metall-Träger-Wechselwirkungen zur Verbesserung der Reaktionseffizienz.Diese Entdeckung ebnet den Weg für kostengünstigere und effizientere Katalysatoren, die die Hürden für die CO-Produktion im industriellen Maßstab deutlich senken könnten
2Umwandlungsprozesse. Die Technologie verspricht, zur Entwicklung erneuerbarer Energiequellen beizutragen, die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern und die Auswirkungen des Klimawandels zu mildern. Sie könnte auch weitere Forschungen zu anderen Katalysator-Träger-Kombinationen anregen und möglicherweise zu Durchbrüchen in verschiedenen elektrochemischen Anwendungen führen.Detailliertere Informationen finden Sie im vollständigen Artikel in
Frontiers in Energy :
https://journal.hep.com.cn/fie/EN/10.1007/s11708-025-1025-1 . Zukünftige Forschung wird sich auf die Verfeinerung des Katalysatordesigns und die Erforschung seiner Skalierbarkeit für industrielle Anwendungen konzentrieren.DOI:
