Efficiëntere koolstofdioxide-splitsing voor duurzame brandstoffen
Koolstofmonoxide (CO) kan als bron van duurzame brandstoffen worden geproduceerd met behulp van koolstofdioxide (CO2) en hernieuwbare elektriciteit. Het met hoge temperaturen aansturen van dit proces wordt regelmatig afgedaan als weinig veelbelovend, omdat de maximaal haalbare energie-efficiëntie theoretisch ‘maar’ 50% zou zijn. Er waren echter speculaties dat deze efficiëntie hoger zou kunnen liggen, indien een bepaalde combinatie van chemische reacties zou optreden.
Wanneer een CO2-molecuul splitst, ontstaan een CO-molecuul en een zuurstofatoom. De zuurstofatomen recombineren meestal als moleculair zuurstof (O2). In plaats daarvan kan het losse zuurstofatoom echter ook met CO2 reageren, om zo moleculair zuurstof en een tweede CO-molecuul te vormen. Dit extra CO-molecuul wordt op een energetisch efficiëntere manier gevormd.
Een hogere maximaal haalbare efficiëntie
Onderzoekers van DIFFER en Maastricht University hebben de chemie in microgolfplasma’s op hoge temperatuur bestudeerd aan de hand van experimenten en modellen. Ze hebben laten zien dat deze efficiëntere chemische reacties optreden bij een temperatuur van 3000 Kelvin (iets meer dan 2700 graden Celsius). Op die manier wordt de maximaal haalbare efficiëntie mogelijk verhoogd naar 70% in plaats van 50%. Met de gevonden verbeteringen in gedachten, kunnen reactoren worden ontworpen die gunstigere omstandigheden bieden voor CO2-splitsing.
Alex van de Steeg, promovendus in de DIFFER-groep Plasma Solar Fuels Devices, is de eerste auteur van de recente publicatie van deze resultaten in ACS Energy Letters. Het wetenschappelijk tijdschrift heeft bovendien besloten om het onderzoek uit te lichten op de voorkant van de volgende editie.
Publicatie
Alex van de Steeg, Pedro Viegas, Ana Silva, Tom Butterworth, Alexander van Bavel, Joost Smits, Paola Diomede, Mauritius van de Sanden, en Gerard van Rooij
Redefining the Microwave Plasma-Mediated CO2 Reduction Efficiency Limit: The Role of O–CO2 Association
ACS Energy Lett. 2021, 6, 2876–2881
ACS Energy Letters coverafbeelding door Erik Langereis
Lees ook
-
Vaatchirurg en bijzonder hoogleraar Clinical Engineering Lee Bouwman houdt zich bezig met de implementatie van baanbrekende technieken in de gezondheidszorg. Hiervoor is samenwerking tussen technische en klinische deskundigen onontbeerlijk. Met inmiddels een waaier aan gezamenlijke innovaties als...
-
Onderzoekers wereldwijd brengen de genetische afstamming van de meerderheid van alle bloeiende plantengeslachten in kaart. Ook de Universiteit Maastricht draagt bij aan deze monsterklus die de stamboom van planten completer maakt dan ooit tevoren. Hun onderzoek staat deze week in het gerenommeerde...
-
Tijdens haar inauguratie op 19 april vertelde Anna Wilbik hoe we data tot de laatste druppel kunnen uitpersen
