Come trasformare i gas serra in combustibile
Le reazioni elettrochimiche che coinvolgono specie contenenti azoto (N) o carbonio (C) vantano importanti applicazioni in ambito di conversione, stoccaggio e utilizzo dell’energia. Queste includono la trasformazione dell’energia elettrica in energia chimica creando e rompendo legami chimici, la conversione delle molecole di gas serra e la rimozione di composti tossici dai flussi di rifiuti. Lo scopo del progetto GHGELCAT (Electrocatalysis of greenhouse gases to fuels or chemical feedstocks on well-characterized materials), finanziato dall’UE, era quello di sviluppare una migliore comprensione fondamentale dei processi alla base delle conversioni elettrochimiche, all’interno dei cicli N e C. I ricercatori hanno studiato i meccanismi sottostanti alla riduzione di gas come anidride carbonica e ossidi di azoto nell’atmosfera, i quali sono molto complessi e non perfettamente compresi. Ciò accade perché la maggior parte della ricerca in questo campo non è stata condotta su superfici ben caratterizzate. Il progetto GHGELCAT ha quindi impiegato delle superfici modello per ottenere le conoscenze necessarie connesse agli importanti passaggi di creazione di legami C-C o N-N, come base per comprendere le reazioni dei gas serra. Sono stati utilizzati dei sensori in platino per effettuare l’ossidazione dell’ammoniaca e la riduzione del nitrito in gas N, come base per comprendere le reazioni dei gas serra. Il meccanismo della reazione di ossidazione dell’ammoniaca sul sensore Pt(100) ha coinvolto un passaggio di deprotonazione precedente il trasferimento di elettroni, prima della fase N-N, una caratteristica che non viene catturata dai meccanismi esistenti. La riduzione di ossido di azoto ha generato lo stesso prodotto finale (ammonio) sui sensori Pt(111) e Pt(100), ma ciò avviene attraverso due meccanismi differenti. I risultati hanno indicato che la selettività e il meccanismo di reazioni elettrochimiche che coinvolgono le specie contenenti N o C può essere fortemente dipendente dalla struttura superficiale. Pertanto, i meccanismi di reazione ottenuti per una certa superficie e copertura non possono essere direttamente estrapolati per elettrodi strutturalmente differenti. Questa scoperta ha importanti implicazioni per l’elettrocatalisi.
