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Atomic-Scale Tailored Materials for Electrochemical Methane Activation and Production of Valuable Chemicals

Projektbeschreibung

Auf die Bedürfnisse abgestimmte Katalysatoren zur Förderung der Methanaktivierung und Umwandlung in wertvolle Chemikalien

Das EU-finanzierte Projekt ATOMISTIC untersucht Möglichkeiten zur effizienten Aktivierung und Umwandlung von Methan – einem Hauptbestandteil von Erdgas – in Methanol, einen wertvollen flüssigen Kraftstoff und Baustein für andere wertvolle Chemikalien. Das Forschungsteam wird mit neuen Methoden zur Steuerung der Struktur der elektrochemischen Schnittstelle und der katalytisch aktiven Stelle experimentieren, um die Reaktionsselektivität zu optimieren. Dabei sollen gezielt Stoffe entwickelt werden, die die Methanaktivierung auslösen. Die Forschenden werden auch die Beziehung zwischen der Katalysatorstruktur, der Reaktivität und der Selektivität untersuchen. Das Projekt könnte die Chemie und die Katalyse erheblich voranbringen und nachhaltige Möglichkeiten zur Herstellung wertvoller Chemikalien bieten.

Ziel

Electrochemical methane activation and direct conversion to methanol is highly attractive – a dream reaction that would convert a greenhouse gas into a valuable liquid fuel in a dream device, on-site, and powered by renewable electricity. However, sustainable C-H activation and direct methane to methanol conversion at ambient conditions remain as great fundamental challenges.
My aim with ATOMISTIC is: (i) to develop new methods for electrochemical methane activation and partial oxidation, (ii) to control the structure of the electrochemical interface and the catalytically active site, in order to tune selectivity for the synthesis of valuable fuels and chemicals (such as methanol) from methane, and dimethyl carbonate from methanol. I will use 3 main strategies:
- To establish the ideal structures and electrolytes, using well-defined tailored materials that enable methane activation by its direct adsorption on the electrode material.
- To realise advanced materials that enable the indirect electrochemical activation of methane through the generation of solution phase radicals.
- To tailor the active site at the atomic level for selective methane to methanol and methanol to dimethyl carbonate oxidation reactions on functional materials.
I will elucidate the design principles and unveil the structure-reactivity-selectivity relations and the molecular mechanisms of these reactions as well as the atomic-scale structure of the catalyst materials. I will achieve these ambitious goals by leveraging my work combining the insight from model studies with experiments under realistic conditions to discover new materials. I will combine electrochemical methods, electrochemical scanning probe microscopy, in situ optical spectroscopy, online mass spectrometry and operando synchrotron-based x-ray techniques. The success of ATOMISTIC will result in significant breakthroughs in the fields of chemistry and catalysis, opening up new sustainable ways to produce valuable chemicals.

Programm/Programme

Gastgebende Einrichtung

FUNDACIO INSTITUT CATALA DE NANOCIENCIA I NANOTECNOLOGIA
Netto-EU-Beitrag
€ 1 999 774,00
Adresse
CAMPUS DE LA UAB EDIFICI Q ICN2
08193 Cerdanyola Del Valles
Spanien

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Region
Este Cataluña Barcelona
Aktivitätstyp
Research Organisations
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Gesamtkosten
€ 1 999 774,00

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