23948sdkhjf

Nanopartiklar hjälper framtidens katalysatorer

| Av Magnus L | Tipsa redaktionen

Nu ser Chalmersforskare ljuset i nanotunneln som ska leda fram mot effektivare katalysatorer och mer miljövänlig kemiteknik.

Läs också: Samarbete kring Industri 4.0

Med hjälp av en ny sorts nanoreaktor har forskarna lyckats kartlägga den katalytiska prestandan hos enskilda metalliska nanopartiklar. Den nya metoden är viktig för att kunna studera och förbättra kemiska processer. Resultaten publicerades nyligen i den ansedda tidskriften Nature Communications. Katalysatorer underlättar kemiska reaktioner och behövs för att framställa alltifrån bränslen till läkemedel. Katalysatorerna i våra bilar begränsar skadliga utsläpp, men även ny hållbar teknik som bränsleceller bygger på katalytiska processer. I bränsleceller genereras elen med hjälp av en reaktion mellan syre och väte. Katalysatorer kan också bidra till att bryta ner miljögifter, till exempel genom att rena vatten från giftiga kemikalier.

För att designa framtidens effektiva katalysatorer krävs ny grundläggande kunskap om hur man hittar guldkornen i ett virrvarr av katalytiskt aktiva partiklar. Dagens katalysatorer kan liknas vid publikhavet på en fotbollsarena där ett antal åskådare tänder varsin brandfackla. Röken sprider sig snabbt och i rökmolnet är det i princip omöjligt att säga vilka som har facklor och hur kraftigt varje fackla brinner. På samma sätt fungerar de kemiska reaktionerna i en katalysator. Ett myller av miljarder partiklar ingår i den kemiska processen, men det går inte att urskilja vilka individer som gör vad, hur effektiva de är och vilka egenskaper som är optimala.

För att förstå vilka nanopartiklar som fungerar bäst i en katalytisk process är det nödvändigt att dyka in på individnivå. Det är precis vad Chalmersforskarna har gjort – rent bokstavligt. Deras nya nanoreaktor består nämligen av ett femtiotal parallella vätskefyllda nanotunnlar av glas. I varje liten tunnel har de placerat en enda metallisk nanopartikel av guld. Även om guldpartiklarna är lika stora, har de olika katalytiska egenskaper. På vissa partiklar sker den kemiska reaktionen effektivt, medan den på andra sker betydligt mindre optimalt. För att kunna avgöra hur storlek och nanostruktur påverkar katalysen har forskarna alltså låtit dem bekänna färg i enrum.

– Vi skickar in två sorters molekyler som ska reagera med varandra på nanopartiklarnas yta inne i nanotunnlarna. Den ena molekylensorten är självlysande och släcks när den träffat sin partner på nanopartikelns yta och den kemiska reaktionen har ägt rum. På så sätt kan vi se på mängden ljus i tunnlarna hur effektiva de olika nanopartiklarna är i att katalysera den kemiska reaktionen, säger Sune Levin, doktorand vid institutionen för biologi och bioteknik på Chalmers.

Läs också: "Robotskräcken är överdriven"

Han är den vetenskapliga artikelns försteförfattare och har under ledning av de biträdande professorerna Fredrik Westerlund och Christoph Langhammer utfört de flesta experimenten. Den nya nanoreaktorn är ett resultat av ett brett samarbete mellan forskare på flera olika institutioner på Chalmers.

– Effektiv katalys är avgörande både vid tillverkning och nedbrytning av kemikalier. Det kan handla om att tillverka plaster, medicin eller bränsle på bästa sätt, eller att effektiv bryta ner miljögifter, säger Fredrik Westerlund, biträdande professor på institutionen för biologi och bioteknik på Chalmers.

Att utveckla framtidens katalysatormaterial är avgörande för en hållbar framtid och det finns stora samhällsekonomiska vinster att göra.

– Om nanopartiklarna i en katalysator kunde skräddarsys bättre än idag, skulle samhället dra enorm nytta av det. I den kemiska industrin motsvarar till exempel en processeffektivisering med bara några få procent signifikant ökade intäkter, samtidigt som miljöpåverkan skulle minska, säger forskningsprojektets ledare Christoph Langhammer, biträdande professor på institutionen för fysik på Chalmers.

 

 

Håll dig uppdaterad med Process Nordic
Är du prenumerant? Bli prenumerant

Med en prenumeration får du obegränsad tillgång till webbtidningen. Läs webbtidningen online.

Kommentarer (0)
Startsidan just nu

Vattenfall bygger, driftar och underhåller batterilager

Finsk strejk lamslår svenska skogsjättar

Framställ fossilfri olja på 30 minuter

Ammoniakläckage från cellulosalabb

Borealis tar över hela Novealis

Giftig gas läckte från massabruket - UPPDATERAD

Vi uppdaterar när det kommer nya uppgifter.

Nyhetsbrev

Mittuniversitetet drar igång 3d-printutbildning

Arkiv

Vill skapa centrum för industriell symbios

Uppföljning: Konflikt ställningbolag och BillerudKorsnäs

Vill ha ökad öppenhet kring pris på koldioxid

Världspremiär för "smart" borrigg i Aitik

I dagarna driftsätts de första i en helt ny generation borriggar i Aitik. Beställare är Norrbottens Bergteknik som förstärker sin maskinpark med fyra automationsklara Smart Roc D65 från Epiroc.

Kemiindustristrejken i Finland

Bra betyg för brukets hållbarhetsarbete

Aga byter namn

Brand i värmeverk

Stålindustrin går samman för varmare framtid

Striden om Ringhals avgjord

Premiär: ABB och Ericsson visar upp robotik och 5G 

Sandvik överväger stänga produktionsenhet

Stopp hos Borealis

Studie: Prioritera återvinning av kväve

Zeoliter och cellulosa kan suga upp koldioxid

Getinge gör miljardförvärv

Köper bolag som utvecklar bioreaktorsystem.

Larmet: Personalen kommer inte räcka till jättefabriken 

LKAB drabbas av Kinas neddragning

Brand hos bruket - ingen skadad

Brandfarlig vätska rann ut på marken hos kemitillverkaren

Små kärnkraftsreaktorer för framtidens el

Brand i bruket

Nu stängs sista kolpannan

"Hälften av Sveriges koldioxidutsläpp kan tas bort"

Glädjande besked för Bergsskolan - UPPDATERAD

Fördubbling av yrkesutbildningar 

Kärnkraftsrekord

Svensk ståljätte importerar sitt kol från Australien

Brand hos massabruket

Se alla Företagens egna nyheter

Lös enkelt en mängd olika bildbehandlingsuppgifter!

PROmesh P20 framtidens Ethernet/PROFINET Switch

Bakgrundsavbländning går lätt att välja av eller på!

JUMO ställer ut på EuroExpo mässan i Karlstad, 22-23 januari

Dr Karl Busch hederssenator vid Münchens universitet

RS Components lanserar ny industritålig multimeter

AxFlow AB stärker organisationen

RS Components lanserar unikt IEC-apparatintag från Recom

Modern vakuumteknik för avgasning under extrudering

Busch Vacuum Solutions - World Market Leader 2020

Optoelektroniska givare, till vilken nytta?

God Jul och ett Gott Nytt År!

Kyltork för daggpunkt bättre än -20 °C

Enkel tillgång till effektiv verktygshantering, går det?

Balluff tar dig ett steg närmare IIot!

Snart är den här – vår nya multisensor!

God (h)jul önskar vännerna på Balluff!

Tillförlitligt resultat med positions- och trycksensorer!

Hög driftsäkerhet vid vakuumgenering inom plastindustrin

Vi på Balluff värnar om miljön – för framtidens skull!

Vad är kopplingen mellan choklad och RFID?

Hur minskar du driftstopp hos er?

Balluff ger dig maximal energi!

Förebyggande tryckluftservice - Ingersoll Rand

Vilken produkt var på vilken arbetsplats och när?

Sänd till en kollega

0.156