O ₂ och hållbart producerat väte har potential att fungera som ingredienser för att omvandla elektrisk kraft som genereras av väderkvarnar eller solpaneler till ett gasbränsle. Detta "power-to-gas"-koncept kan lösa två problem samtidigt, minskar CO ₂ utsläpp samtidigt som man skapar mer flexibla tillämpningar av hållbar energi. Dock, lönsam omvandling av CO ₂ skulle kräva en extremt effektiv katalysator. Forskare från Utrecht University har hittat ett sätt att studera omvandlingsprocessen i detalj och att bestämma den perfekta storleken för de katalytiska nickelnanopartiklarna. Forskarna kommer att publicera sina resultat i Naturkatalys på måndag, 29 januari.

Huvudförfattaren Charlotte Vogt säger, "När vi gör metallnanopartiklar mindre och mindre, de börjar visa mycket olika egenskaper än vad vi förväntar oss och förstår från klassisk fysik och kemi." Tillsammans med kollegorna Florian Meirer och Bert Weckhuysen från Utrecht University och forskare från kemiföretaget BASF, Vogt fann att nickelpartiklar uppvisar optimal katalytisk aktivitet vid en storlek av 2,5 nanometer, ca 40, 000 gånger mindre än ett människohår. Forskarna fann också att en specifik arkitektur för dessa små nickelpartiklar underlättar aktiveringen av CO ₂ .

För att förstå hur dessa nickelnanopartiklar beter sig under omvandlingen av CO ₂ , forskarna studerade katalysatorerna i aktion. I samarbete med forskare vid den schweiziska ljuskällan i Schweiz, de utvecklade ett ultrasnabbt mätverktyg för att studera deras katalysatorer på jobbet. Detta gjorde det möjligt för forskarna att låsa upp mekanismen bakom CO ₂ konverteringsprocessen i detalj. Således, de identifierade både formiat och adsorberad kolmonoxid som reaktionsmellanprodukter.

Projektet innebar ett nära samarbete mellan forskare vid BASF, Utrecht universitet, Lehigh University i USA, och synkrotronanläggningarna vid Paul Scherrer Institute i Schweiz. "Detta samarbete har gett oss en bättre förståelse för hur dessa solida katalysatorer fungerar, sätta oss i stånd att låsa upp den verkliga potentialen hos små metallnanopartiklar för CO ₂ katalys, säger Bert Weckhuysen, Professor i oorganisk kemi och katalys vid Utrecht University.