Onderzoekers van de afdeling Chemical Engineering, onder leiding van Georgios Katsoukis, ontdekten hoe de chemische omgeving rond koperelektroden de omzetting van CO₂ in mierenzuur dramatisch kan beïnvloeden. Deze ontdekking kan bijdragen aan een verbeterde selectiviteit in CO₂-reductiereacties en biedt nieuwe inzichten in hoe we deze processen effectiever kunnen aansturen.
Een van de manieren om een duurzamere en circulaire economie te creëren, is het opvangen van CO2-uitstoot en deze om te zetten in nuttige grondstoffen. Maar daarvoor moeten deze CO2-reductietechnologieën worden geoptimaliseerd en veel efficiënter worden. In deze studie onderzocht het onderzoeksteam hoe CO₂ reageert aan het oppervlak van koperelektroden in een waterige omgeving. Door de zuurgraad in de buurt van de elektrode te veranderen, ontdekten ze dat de lokale scheikundige omgeving cruciaal is bij het bepalen hoe snel en efficiënt CO₂ kan worden omgezet in mierenzuur, een nuttige chemische stof met veel industriële toepassingen.
CO₂-reductiereacties selectiever maken is al lang een uitdaging. Er kunnen namelijk meerdere producten ontstaan afhankelijk van de reactieomstandigheden. Deze bevinding stelt de traditionele focus op katalysatormateriaal ter discussie en benadrukt het belang van het optimaliseren van de omringende chemische omstandigheden.
Belangrijke implicaties
Dit onderzoek benadrukt hoe belangrijk het is de chemische omgeving in CO2-reductieprocessen te controleren om de selectiviteit en efficiëntie te verbeteren. Door de omstandigheden rond de koperelektrode nauwkeurig te controleren, is het wellicht mogelijk om de selectiviteit voor gewenste producten zoals mierenzuur te verbeteren. Tegelijkertijd zou het ook de levensduur van de elektrode kunnen verlengen. Deze verbeteringen kunnen een belangrijke rol spelen bij de ontwikkeling van efficiëntere systemen die CO2 omzetten in bruikbare grondstoffen.
De resultaten van dit onderzoek vormen een basis voor toekomstig onderzoek en de verdere ontwikkeling van CO₂-reductietechnologieën. Door zowel de chemische omgeving en de katalysator te optimaliseren, werken wetenschappers aan het creëren van selectievere en efficiëntere systemen. Op die manier komen we dichter bij praktische oplossingen voor het omzetten van CO₂-emissies in nuttige grondstoffen, wat een duurzamere en circulaire economie bevordert.
Meer informatie
Dr. Georgios Katsoukis is universitair docent in de onderzoeksgroep Photocatalytic Synthesis (PCS; Faculteit TNW / MESA+). Samen met onderzoekers Hilbert Heida, Merlin Gutgesell en prof. dr. Guido Mul publiceerde hij dit werk in een artikel in het wetenschappelijke tijdschrift ACS Catalysis. Het artikel, getiteld 'Time-Resolved Infrared Spectroscopic Evidence for Interfacial pH-Dependent Kinetics of Formate Evolution on Cu Electrodes', is open access en kan online worden gelezen.
