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
-
“Ik ben er trots op dat onze nieuwe groep Circular Plastics het eerste volledig eigen onderzoek publiceerde”, zegt Kim Ragaert. Drie jaar geleden, bij haar start in Maastricht, zette ze de onderzoeksgroep op. Inmiddels staat ze aan de basis van menige innovatie op het gebied van plasticrecycling en...
-
Gerco Onderwater onderzoekt hij de smaak van het heelal en bewaakt hij de smaak van het Maastricht Science Programme. Tijdens zijn oratie, 31 mei, gaf hij een voorproefje van zijn werk voor beiden.
-
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...
