La spettroscopia di assorbimento di raggi X operando soft basata sull'acceleratore di radiazioni. Credito:Korea Institute of Science and Technology (KIST)
L'importanza della "neutralità di carbonio" sta crescendo più che mai, poiché il cambiamento climatico causato dal riscaldamento globale minaccia anche il diritto umano alla vita. La Repubblica di Corea ha dichiarato la "neutralità di carbonio entro il 2050" e si sta adoperando per ridurre le emissioni di gas serra. Per realizzare la neutralità del carbonio, insieme alla produzione di idrogeno verde che riduce la generazione di anidride carbonica, è essenziale la tecnologia CCU che utilizzi l'anidride carbonica già generata.
Affinché queste due tecnologie siano efficaci nel ridurre le emissioni di gas serra, l'energia utilizzata deve essere ridotta aumentando l'attività dell'elettrodo di ossidazione dell'acqua, che induce una reazione elettrochimica. A tale scopo si è cercato di comprendere la struttura elettronica della superficie del catalizzatore mentre la reazione continua. Tuttavia, a causa della difficoltà di condurre un esperimento in condizioni di vuoto ultra alto (UHV), è stato stimato solo indirettamente tramite calcoli computazionali.
Al Korea Institute of Science and Technology (KIST), il dott. Hyung-Suk Oh e il dott. Woong Hee Lee del Clean Energy Research Center e il dott. Keun Hwa Chae dell'Advanced Analysis and Data Center hanno sviluppato un soft-ray basato su raggi X spettroscopia di assorbimento basata su un acceleratore di radiazioni (linea di luce 10D XAS KIST) per la prima volta in Corea. KIST ha annunciato che questa ricerca ha sviluppato una nuova strategia per fabbricare elettrodi osservando e analizzando la struttura elettronica della superficie durante la reazione dell'elettrodo di ossidazione dell'acqua applicato alla "produzione di idrogeno e conversione di anidride carbonica".
Illustrazione schematica della spettroscopia di assorbimento di raggi X morbidi operando. Credito:Korea Institute of Science and Technology (KIST)
Il team di ricerca ha scoperto che il cobalto generale è stato ricostruito durante la reazione, misurando la struttura elettronica e gli stati di rotazione della superficie dell'elettrodo utilizzando la spettroscopia di assorbimento di raggi X morbidi basata su acceleratori in condizioni UHV. Termodinamicamente, il cobalto tende ad essere in uno stato di ossidazione tetravalente in condizioni di ossidazione e la sua attività di ossidazione dell'acqua è molto bassa. È necessario mantenere uno stato di ossidazione trivalente per mantenere un'elevata attività di ossidazione dell'acqua, che il processo sviluppato dal gruppo di ricerca consente di ottenere lo stato di ossidazione 3.2 e un'elevata attività. L'elettrodo sviluppato ha una superficie elettrochimica 1.000 volte maggiore rispetto a un elettrodo di cobalto commerciale e prestazioni di produzione di idrogeno 10 volte superiori se applicato a un vero sistema di elettrolisi dell'acqua.
Immagini TEM e SEM del catalizzatore. Credito:Korea Institute of Science and Technology (KIST)
Il Dr. Oh afferma che "sviluppando una spettrometria di assorbimento di raggi X morbida operando basata su un acceleratore di radiazioni, abbiamo fatto un ulteriore passo avanti nella comprensione delle proprietà dei materiali catalizzatori e nel miglioramento delle loro prestazioni. Questa è una tecnologia essenziale per la fotosintesi artificiale e dovrebbe essere di grande aiuto nel migliorare le prestazioni dell'elettrodo di ossidazione dell'acqua, che è una tecnologia importante per la produzione di idrogeno verde e la ricostruzione elettrochimica."
La ricerca è stata pubblicata su Nature Communications . + Esplora ulteriormente
