Kemins framtid är "elektrifierande". Med den ökande tillgången på elektrisk energi från förnybara källor, det kommer i framtiden att vara möjligt att driva många kemiska processer med hjälp av en elektrisk ström. Detta kommer att underlätta användningen av hållbara metoder för att tillverka produkter eller bränslen, ersätta nuvarande processer baserade på fossila bränslen. Dock, exakt hur dessa elektrokatalysatorer fungerar är ännu inte helt förstått. Allt detta kan nu förändras med en ny metod utvecklad av forskare från Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) och Helmholtz-institutet Erlangen-Nürnberg för förnybar energi (HI ERN).

Reaktioner som drivs av elektricitet använder nästan alltid så kallade elektrokatalysatorer, som vanligtvis är mycket komplexa material som består av ett stort antal kemiska komponenter. Elektrokatalysatorernas roll är att säkerställa att reaktionen äger rum samtidigt som eventuella förluster hålls till ett minimum, på så sätt slösa så lite som möjligt av den förnybara energin, som är komplicerat att producera. Denna metod kan användas för att producera viktiga energibärare som väte direkt från vatten och för att omvandla klimatgaser som koldioxid till värdefulla baskemikalier. I de flesta fallen, de exakta kemiska processerna i elektrokatalysatorer är inte särskilt välkända. Att förbättra förståelsen för denna elektriskt drivna kemi är viktigt, å ena sidan att tillverka katalysatorer för nya processer på ett målinriktat sätt och, på den andra, för att förbättra den ofta extremt begränsade livslängden för själva katalysatorerna.

Som rapporterats i tidningen Naturmaterial , forskare från FAU, HI-ERN och deras internationella partnergrupper har nu utvecklat en ny metod som kommer att göra det möjligt att studera elektrokatalytiska reaktioner mycket mer i detalj i framtiden. Tillsammans med Prof. Dr. Karl Mayrhofer vid HI-ERN, arbetsgruppen ledd av prof. Dr. Jörg Libuda, Professor i fysikalisk kemi vid FAU, visat att det är möjligt att konstruera en komplex elektrokatalysator med atomär precision och att använda den för att studera den exakta mekanismen för elektrokatalytiska reaktioner. Katalysatorerna monteras under så kallade ultrahöga vakuumförhållanden, i fullständig frånvaro av alla föroreningar som ofta påverkar resultatet. Detta genombrott kommer att göra det möjligt för forskare att studera ett stort antal andra katalysatorer med samma strategi, därmed förbättra vår förståelse av "elektrifierad" kemi i framtiden.