La ricerca dell'Università di Liverpool potrebbe aiutare gli scienziati a sbloccare il pieno potenziale delle nuove tecnologie per l'energia pulita.

Trovare modi sostenibili per sostituire i combustibili fossili è una priorità fondamentale per i ricercatori di tutto il mondo. L'anidride carbonica (CO2) è un prodotto di scarto estremamente abbondante che può essere convertito in sottoprodotti ricchi di energia, come il monossido di carbonio. Però, questo processo deve essere reso molto più efficiente affinché funzioni su un piano globale, scala industriale.

Gli elettrocatalizzatori si sono dimostrati promettenti come un potenziale modo per ottenere questo "cambiamento graduale" di efficienza richiesto nella riduzione di CO2, ma i meccanismi con cui operano sono spesso sconosciuti, rendendo difficile per i ricercatori progettarne di nuovi in ​​modo razionale.

Nuova ricerca pubblicata su Catalisi della natura dai ricercatori del Dipartimento di Chimica dell'Università, in collaborazione con il Beijing Computational Science Research Center e l'STFC Rutherford Appleton Laboratory, dimostra una tecnica di spettroscopia basata sul laser che può essere utilizzata per studiare la riduzione elettrochimica della CO2 in situ e fornire le necessarie informazioni su questi complessi percorsi chimici.

I ricercatori hanno utilizzato una tecnica chiamata spettroscopia Vibrational Sum-Frequency Generation (VSFG) accoppiata con esperimenti elettrochimici per esplorare la chimica di un particolare catalizzatore chiamato Mn(bpy)(CO)3Br, che è uno degli elettrocatalizzatori di riduzione della CO2 più promettenti e intensamente studiati.

Utilizzando VSFG i ricercatori sono stati in grado di osservare intermedi chiave che sono presenti solo sulla superficie di un elettrodo per un tempo molto breve, qualcosa che non è stato raggiunto in precedenti studi sperimentali.

A Liverpool, il lavoro è stato svolto dal Gruppo Cowan, un team di ricercatori che studia e sviluppa nuovi sistemi catalitici per la produzione sostenibile di combustibili.

Dott.ssa Gaia Neri, che faceva parte della squadra del Liverpool, ha dichiarato:"Una grande sfida nello studio degli elettrocatalizzatori in situ è ​​quella di dover discriminare tra il singolo strato di molecole intermedie di breve durata sulla superficie dell'elettrodo e il "rumore" circostante dalle molecole inattive nella soluzione.

"Abbiamo dimostrato che VSFG rende possibile seguire il comportamento anche di specie di vita molto breve nel ciclo catalitico. Questo è eccitante in quanto offre ai ricercatori nuove opportunità per capire meglio come funzionano gli elettrocatalizzatori, che è un importante passo successivo verso la commercializzazione del processo di conversazione elettrochimica di CO2 in tecnologie di combustibili puliti".

A seguito di questa ricerca, il team sta ora lavorando per migliorare ulteriormente la sensibilità della tecnica e sta sviluppando un nuovo sistema di rilevamento che consentirà un migliore rapporto segnale-rumore.

Il documento "Rilevazione di intermedi catalitici su una superficie dell'elettrodo durante la riduzione dell'anidride carbonica mediante un catalizzatore abbondante di terra" è pubblicato in Catalisi della natura .