Secuencia de imagen térmica que muestra el frente de reacción de superficie exotérmica moviéndose sobre el catalizador. Crédito:Catálisis ACS; DOI:10.1021 / acscatal.9b04475
La termografía infrarroja (IR) se utiliza para determinar la temperatura de organismos y objetos con alta precisión sin interferir con el sistema. Una sola imagen tomada con una cámara de infrarrojos puede capturar la misma cantidad de información que cientos o millones de sensores de temperatura a la vez. Adicionalmente, Las cámaras IR modernas pueden alcanzar frecuencias de adquisición rápidas de más de 50 Hz, lo que permite la investigación de fenómenos dinámicos con alta resolución.
Ahora, Los científicos de EPFL han diseñado un reactor que puede utilizar termografía IR para visualizar reacciones dinámicas de superficie y correlacionarlo con otros métodos de análisis de gas rápido para obtener una comprensión holística de la reacción en condiciones rápidamente cambiantes. La investigación fue dirigida por Robin Mutschler y Emanuele Moioli en el laboratorio de Andreas Züttel (EPFL y Empa) y colaboraron con investigadores de la Universidad Politécnica de Milán.
Los científicos aplicaron su método a reacciones catalíticas de superficie entre dióxido de carbono e hidrógeno, incluida la reacción de Sabatier, que se puede utilizar para producir metano sintético a partir de energía renovable mediante la combinación de CO 2 de la atmósfera y H2 de la división del agua, permitiendo así la síntesis de combustibles sintéticos renovables con propiedades similares a sus homólogos fósiles, razón por la cual la reacción de Sabatier ha atraído mucha atención recientemente. Se requiere un catalizador en la reacción de Sabatier para activar el CO relativamente inerte 2 como reactivo.
En particular, los investigadores de la EPFL se centraron en la investigación de los fenómenos de reacción dinámica que ocurren durante la activación de la reacción a partir de diferentes estados iniciales del catalizador.
"La reacción en el catalizador se ve favorecida por una superficie hidrogenada mientras que una exposición al CO 2 envenena el catalizador e inhibe la activación de una reacción rápida, "dice Mutschler.
"Gracias a este nuevo enfoque, pudimos visualizar nuevos fenómenos de reacción dinámica nunca antes observados, "dice Moioli.
En su trabajo mostraron el catalizador trabajando y respondiendo a los cambios en la composición del gas de alimentación y durante su activación desde diferentes estados iniciales en tiempo real por primera vez. Mediante sus resultados, El comportamiento de activación y puesta en marcha de la reacción ahora se comprende mejor y puede conducir a diseños optimizados de reactores y catalizadores para mejorar el rendimiento de estos sistemas de reactores que funcionan en condiciones dinámicas.
Esto es crucial ya que la energía renovable generalmente proporciona energía y reactivos estocásticamente y, por lo tanto, los reactores que convierten la energía renovable en combustibles deben adaptarse para funcionar en condiciones dinámicas en determinadas circunstancias.
