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

Världsartist och forskare ska locka till kärnkraft

Ahlstrom-Munksjö är köpsugna

Bästa och sämsta lönerna i Sveriges pappersbruk

Här är AI-teknikens fyra viktigaste utmaningar

10 fick gå när 50 tjänster togs bort

Plus

Oljan håller längre än du tror - Vad du ska tänka på och vad du ska undvika

Det är dags att börja tänka nytt när det gäller de smörjoljor som används i industrin och hur ofta de byts.

Nyhetsbrev

Målsnöret allt närmare för Braskems nya PP-fabrik

Arkiv

Labbet visar vägen till koldioxidlagring

Hon blir ny vd för teknikkonsulterna

Mannen som kan få LKAB att stoppa

Varför har vi stagnerad produktivitet?

Världens största anläggning för grön vätgas igång

Fabriken som håller vad den lovat

Investerar i ny panna

De vill hjälpa mindre företag kopplade till processindustrin

Plus

Exklusiv vd-intervju

Vi har intervjuat Jan-Erik Kukkonen vd för Bilfinger Industrial Services Sweden.

Smarta gruvtransporter gav pris

Industrin fortsätter backa

Cyberhoten 2020 – ligg steget före

Plus

Inte störst men tekniskt bland de främsta

Uppkopplade kläder ska förebygga belastningsskador 

Gasläckage vid krackern

Brand vid Södras Bruk

Att välja en flexibel robot

Trenderna som styr robotiken

Brännskadad på bruket - förd till sjukhus

Ståljätten bekräftar: Så många påverkas av uppsägningarna 

Hon blir ny vd för Epiroc

Svensk energiteknik ökar effektiviteten hos pappersbruk

Ger råd om 3D-printade reservdelar

Han lämnar Stora Enso

Köpte konkursbo - Hittade guld för 50 miljoner

Professor prisas för autonoma drönare

De vill finansiera ny kärnkraft i Sverige

SCA värvar Charlotte Kalla

Artificiellt löv kan lösa klimatkrisen

Se alla Företagens egna nyheter

Vad är kopplingen mellan choklad och RFID?

Hur minskar du driftstopp hos er?

Balluff ger dig maximal energi!

Ingersoll Rand - Rikstäckande tryckluftservice

Vilken produkt var på vilken arbetsplats och när?

Easy Tool-ID 2.0 - enklare kan det inte bli!

Ingersoll Rand skruvkompressorer med premium prestanda

Spårbarhet och all information är tillgänglig i realtid!

Ny teknik: Systemlösningar med silikonövergjutning

Förbättra ditt matarsystem med IO-Link!

Pålitlig och utbytbar detektering av delar med RFID.

Hur är din hälsa?

Har du koll på din produktion?

Mycket smidigt simulerings instrument endast 1700 SEK.

Spårbarhet uppnås med RFID-teknik!

Optisk filtrering, vad är det som krävs?

Profibus repeater MULTIrep

Dolphin vätskeringvakuumpumpar

Allen-Bradleys 7 nya säkra I/O moduler förenklar integrering

Effektiv vakuumförsörjning för tillverkning av husbilar

BUS eller godis?

SKF knyter tätare band med RS Components

Kostnadseffektiv kommunikation med IO-link!

Mätteknik för vakuum i ny tappning

RS Components blickar norrut och fokuserar på närhet till ku

Sänd till en kollega

0.162