Insight into the Carbon Monoxide Reduction Reaction

Elektricitet kan användas för att återvinna bränslen ur CO₂, genom den elektrokemiska processen CO₂-reduktion. Om elektriciteten kommer från förnybara källor så kan denna process bidra till att minska vårt beroende av fossila källor för att tillverka kolbaserade bränslen. Koppar är den mest effektiva katalysatorn för CO₂-reduktion, men hur reaktionen katalyseras, samt varför just koppar fungerar så bra – det vet man ännu inte.

Ett forskarlag, lett av Sergey Koroidov från Fysikum vid Stockholms universitet, har vidareutvecklat en tidigare använd metod för att få denna kunskap.
— Det finns en effektiv metod där man mäter elektroner, som genereras av röntgenstrålar, för att följa hur atomerna på ytan förvandlas, säger Koroidov. Denna metod är dock svår att anpassa till vår reaktion, eftersom att den sker i en elektrolytvätska som hindrar oss från att mäta elektronerna. För att möjliggöra denna studie har vi lyckats bygga en experimentuppställning med ett tunt nog elektrolytlager för att elektronerna ska kunna passera igenom, men fortfarande tjockt nog för att kemikalierna ska kunna reagera. Forskarna har i studien finslipat metoden för att studera de sista stegen i CO₂-reduktion, och därför utgått ifrån molekylen kolmonoxid, CO.

— CO kan antingen förvandlas till värdefulla molekyler - exempelvis ättiksyra - eller till mindre användbara produkter, såsom metangas. Vår studie visar vilka vägar kolatomerna tar för att tillverka dessa väldigt olika kemikalier. Denna kunskap kan man använda till att designa nya och bättre katalysatorer som i sin tur gör att vi kan producera billigare bränslen från förnybar elektricitet, säger Bernadette Davies, doktorand från Kemikum vid Stockholms universitet.

Ett internationellt forskarlag har samarbetat för att genomföra studien, där deltagare från både Kemikum och Fysikum vid Stockholms universitet ingick, och de använde ett instrument som utvecklades av Anders Nilssons forskargrupp från Fysikum.
— Anpassningen av vårat instrument för elektrokemiska katalysatorer öppnar dörren för att undersöka en ny svit av tidigare oåtkomliga kemiska processer. Vi jobbar fortfarande på att utveckla vår utrustning mot allt fler och mer realistiska reaktionsbetingelser, säger David Degerman, postdoktor-forskare vid Stockholms universitet.

Mer information

Kontakt med forskaren: Sergey Koroidov, sergey.koroidov@fysik.su.se

Läs mer: Insight into the Carbon Monoxide Reduction Reaction on Cu(111) from Operando Electrochemical X-ray Photoelectron Spectroscopy