La termografia a infrarossi (IR) viene utilizzata per determinare la temperatura di organismi e oggetti con elevata precisione senza interferire con il sistema. Una singola immagine scattata con una telecamera IR può acquisire la stessa quantità di informazioni di centinaia o milioni di sensori di temperatura contemporaneamente. Inoltre, le moderne telecamere IR possono raggiungere frequenze di acquisizione veloci di oltre 50 Hz, che consente l'indagine di fenomeni dinamici ad alta risoluzione.

Ora, gli scienziati dell'EPFL hanno progettato un reattore in grado di utilizzare la termografia IR per visualizzare le reazioni superficiali dinamiche e correlarlo con altri metodi di analisi rapida dei gas per ottenere una comprensione olistica della reazione in condizioni che cambiano rapidamente. La ricerca è stata condotta da Robin Mutschler ed Emanuele Moioli presso il laboratorio di Andreas Züttel (EPFL ed Empa) e hanno collaborato con ricercatori del Politecnico di Milano.

Gli scienziati hanno applicato il loro metodo alle reazioni superficiali catalitiche tra anidride carbonica e idrogeno, compresa la reazione di Sabatier, che può essere utilizzato per produrre metano sintetico da energia rinnovabile combinando CO ₂ dall'atmosfera e H2 dalla scissione dell'acqua, consentendo così la sintesi di combustibili sintetici rinnovabili con proprietà simili alle loro controparti fossili, motivo per cui la reazione di Sabatier ha recentemente attirato molta attenzione. Nella reazione di Sabatier è necessario un catalizzatore per attivare la CO . relativamente inerte ₂ come reagente.

In particolare, i ricercatori dell'EPFL si sono concentrati sullo studio dei fenomeni di reazione dinamici che si verificano durante l'attivazione della reazione da diversi stati iniziali del catalizzatore.

"La reazione sul catalizzatore è favorita da una superficie idrogenata mentre un'esposizione a CO ₂ avvelena il catalizzatore e inibisce una rapida attivazione della reazione, "dice Mutschler.

"Grazie a questo nuovo approccio, potremmo visualizzare nuovi fenomeni di reazione dinamica mai osservati prima, "dice Moioli.

Nel loro lavoro hanno mostrato per la prima volta in tempo reale il funzionamento e la risposta del catalizzatore ai cambiamenti nella composizione del gas di alimentazione e durante la sua attivazione da diversi stati iniziali. Attraverso i loro risultati, l'avvio della reazione e il comportamento di attivazione sono ora meglio compresi e può portare a progetti ottimizzati di reattori e catalizzatori per migliorare le prestazioni di questi sistemi di reattori che lavorano in condizioni dinamiche.

Questo è fondamentale poiché l'energia rinnovabile fornisce tipicamente energia e reagenti stocasticamente e quindi i reattori che convertono l'energia rinnovabile in combustibili devono essere adattati per funzionare in condizioni dinamiche in determinate circostanze.