Ett team av forskare från ITACA Institute of Universitat Politècnica de València (UPV) och Research Institute of Chemical Technology, ett gemensamt centrum för det spanska nationella forskningsrådet (CSIC) och UPV, har upptäckt en ny metod för tillverkning av metall nanokatalysatorer som är mer hållbara och ekonomiska.
Med stor potential inom industrisektorn skulle metoden bidra till att minska koldioxidutsläppen inom industrin. Verket har publicerats i tidskriften ACS Nano .
Denna nya metod är baserad på exlösningsprocessen som aktiveras av mikrovågsstrålning. Exsolution är en metod för att generera metalliska nanopartiklar på ytan av keramiska material. "Vid förhöjda temperaturer och i en reducerande atmosfär (vanligtvis väte) migrerar metallatomer från materialets struktur till dess yta och bildar metallnanopartiklar som är förankrade vid ytan. Denna förankring ökar avsevärt styrkan och stabiliteten hos dessa nanopartiklar, vilket påverkar positivt. effektiviteten hos dessa katalysatorer", förklarar Beatriz García Baños, en forskare inom mikrovågsområdet vid ITACA Institute vid UPV.
I studien har UPV- och CSIC-forskarna visat att tack vare mikrovågsstrålning kan denna process utföras vid mer måttliga temperaturer och utan att man behöver använda reducerande atmosfärer.
"På detta sätt kan aktiva nickelnanokatalysatorer framställas i en mer energieffektiv utlösningsprocess. Dessa katalysatorer har visat sig vara aktiva och stabila för reaktionen av CO-produktion från CO2 , skaffa en produkt av industriellt intresse och bidra till avkarboniseringen av sektorn", säger Alfonso Juan Carrillo Del Teso, forskare vid ITQ:s energikonverterings- och lagringsgrupp.
Exlösningsprocessen som demonstreras i nickelnanopartiklar har utförts vid temperaturer på cirka 400ºC och exponeringstider på några sekunder, medan den konventionella exlösningsproceduren i dessa material sker vid temperaturer på 900ºC, med tider på cirka 10 timmar. Dessutom tillåter denna teknologi exsolution att utföras utan att använda väte.
"Av alla dessa skäl förbättrar vi processens hållbarhet. Dessutom, genom att erhålla katalysatorerna vid mildare temperaturer och kortare exponeringstider, minskar vi kostnaderna för processen, vilket också påverkas av att vi inte behöver använda väte som reducerande gas. ," tillägger Beatriz García Baños.
Processen som utvecklats av UPV- och CSIC-teamet är främst avsedd för högtemperaturkatalytiska procedurer för lagring och omvandling av förnybar energi. Det skulle också kunna tillämpas på biogasreformeringsreaktioner för produktion av syntesgas (prekursor för flytande bränslen), CO2 hydreringsreaktioner tillämpliga på Power-to-X-system och funktionaliserande elektroder för bränsleceller och/eller högtemperaturelektrolysatorer.
Mer information: Andrés López-García et al, Microwave-Driven Exsolution of Ni Nanoparticles in A-Site Deficient Perovskites, ACS Nano (2023). DOI:10.1021/acsnano.3c08534
Journalinformation: ACS Nano
Tillhandahålls av Universitat Politècnica de València
