EU-bevilling til ny type katalysator

onsdag 09 dec 20

Kontakt

Jakob Kibsgaard
Lektor
DTU Fysik
45 25 32 90
Med en ERC-Consolidator bevilling på 2 millioner Euro træder Jakob Kibsgaard ind i et stort set uudforsket område og skal forske i katalysatorer med kun to eller tre atomer til flere ”Dream Reactions”, der kan være med til at sikre at omstillingen til bæredygtig energi får større gennemslagskraft.

Jakob Kibsgaards projekt, der hedder DETECT, kan åbne for mere energieffektive og bedre katalysatorer. Målet er et antal 'Dream Reations', der ikke er nogen gunstig katalysator til i dag. 

”Vi målretter forskningen mod ammoniaksyntese, elektrokemisk dannelse af hydrogenperoxid og CO2-reduktion til brændstoffer og kemikalier. Katalysatorerne med kun to eller tre atomer udvikles i et interaktivt feedback-loop, der involverer beregning, syntese, karakterisering og aktivitetstest”, forklarer Jakob Kibsgaard, der er lektor på DTU Fysik.

Præcis disse katalytiske reaktioner er valgt, fordi de dels er interessante reaktioner, og så selvfølgelig fordi der er en realistisk mulighed for, at 2- og 3-atoms katalysatorer kan have nogle nye katalytiske egenskaber, der kan være spændende for netop disse processer, der er brug for i den grønne omstilling.

”Disse ’Dream Reactions’ kan have en stor påvirkning på samfundet. Ikke mindst inden for transformering af vores nuværende samfund med fossilt brændstof til mere grøn energi er der et stort behov for nye katalysatorer til at sikre en større gennemslagskraft af bæredygtig energi” forklarer Jakob.

Eksisterende begrænsninger skal omgås

Det er et felt, hvor der findes forskellige begrænsninger. Men ved at anvende katalysatorer der består af to eller tre atomer, kan der være en mulighed for at omgå disse begrænsninger.

”Mange kemiske reaktioner er ikke realiserbare i dag på grund af en række begrænsninger af traditionelle katalysatorer, herunder ugunstige skaleringsforhold af mellem mellemprodukters bindingsenergi, manglende selektivitet og omkostninger og tilgængelighed af ædle metaller. Det sidste årti har flere forskningsgrupper forsøgt at omgå disse begrænsninger med katalysatorer bestående af blot et enkelt atom, men disse katalysatorer har deres egne begrænsninger.”

”Med DETECT løfter vi begrænsningerne for de nuværende katalysatorer med et enkelt atom og åbner muligheden for at katalysere mere komplekse reaktioner, der kræver mere end et enkelt atom for at forløbe”, forklarer Jakob Kibsgaard.

Hvor enkeltatomskatalysator giver et begrænset antal af kombinationer, vil to- eller tre-atomkatalysatorer åbne op for en stor mængde forskellige kombinationer med nye egenskaber og muligheder.

”Med 2 eller 3 atomer er der mange flere kombinationer. Dermed er der mange flere katalysatorer, der vil have forskellige egenskaber, som vi kan undersøge. Det vil give os en meget større sandsynlighed for at finde en katalysator, med lige præcis de katalytiske egenskaber, vi leder efter.” siger Jakob.

Uudforsket område med flere atomer

Katalysatorerne med to og tre atomer skabes ved hjælp af en klyngekilde med time-of-flight-massefilter, som endda muliggør syntese af f.eks. en katalysator med 2 atomer af hvert sit metal - noget der næsten ikke er udforsket til katalyse.

Et af de centrale mål med DETECT er også at opdage og etablere ny grundlæggende indsigt i den katalytiske aktivitet af 2- og 3-atoms katalysatorer.

”Katalysatorer med kun 2 og 3 atomer er stort set uudforsket område. Så der ligger noget rent grundvidenskabeligt i at undersøge, hvilke katalytiske egenskaber vi kan finde. Det er enormt spændende at være med til at bevæge sig ind i uudforsket land, hvor man ikke på forhånd ved hvad der venter.” siger Jakob

Jakob Kibsgaards projekt DETECT løber de næste fem år med en ERC-Consolidator bevilling på 2 millioner Euro.

Nyheder og filtrering

Få besked om fremtidige nyheder, der matcher din filtrering.