100% efficiënte elektrochemische omzetting van koolstofdioxide

Onderzoekers van de Universiteit Twente ontwikkelden in samenwerking met Shell een nieuw mechanisme dat de omzetting van kooldioxide in koolmonoxide, een essentiële grondstof bij de productie van chemicaliën, mogelijk maakt.

Hoofdauteur Sobhan Neyrizi: “Met de in ons onderzoek ontworpen nieuwe moleculen zouden we een nieuwe route voor CO₂-conversie kunnen maken.”

De onderzoekers publiceerden hun bevindingen in het wetenschappelijke tijdschrift ACS Energy Letters.

De uitstoot van koolstofdioxide is misschien wel een van de belangrijkste oorzaken van de opwarming van de aarde. Een mogelijke oplossing is de elektrochemische omzetting van kooldioxide in nuttigere moleculen zoals koolmonoxide, mierenzuur en koolwaterstoffen. Dit zijn belangrijke tussenproducten bij de productie van brandstoffen en chemicaliën. De energiebehoefte van de benodigde reactie is op dit moment echter nog steeds te hoog.

De nieuwe moleculen die Neyrizi en zijn medeonderzoekers hebben ontwikkeld, kunnen helpen bij de elektrochemische omzetting van kooldioxide. “Onze moleculen fungeren als co-katalysatoren die de energiebehoefte van de reactie sterk verminderen. Die moleculen kunnen we gebruiken om een nieuwe route voor de reactie te bedenken. We kunnen ook ontwerpprincipes voorstellen voor de ontwikkeling van efficiëntere moleculen in de toekomst.”

100% efficiëntie

In de elektrochemie worden elektronen gebruikt als goedkope energiebron. Maar het overbrengen van elektronen naar koolstofdioxide – de belangrijkste stap die nodig is voor de omzetting – vergt te veel energie. De benodigde energie kan drastisch verminderen door elektronen en protonen samen over te brengen naar kooldioxidemoleculen. De ontworpen co-katalysatoren maken deze gelijktijdige overdracht mogelijk op een oppervlak van goud. “100% efficiëntie was mogelijk voor de omzetting. Dat betekent dat alle elektronen die we in de reactie stoppen werden gebruikt”, zegt Neyrizi.