Rafefnafræðileg binding CO2 - verkefnislok
Fréttatilkynning
Með þessum rannsóknastöðustyrk frá Rannsóknasjóði Íslands gafst Agli Skúlasyni tækifæri að hefja sjálfstæðar rannsóknir tengdar nýju rannsóknaverkefni; rafefnafræðileg afoxun CO2-sameindarinnar í eldsneyti ásamt því að halda áfram að þróa ýmiskonar aðferðafræði í tölvureikningum tengdri rafefnafræði og/eða efnahvötun á yfirborðum rafskauta. Verkefnið var unnið í samstarfi við ýmsa rannsóknahópa á sviði kennilegra reikninga sem og tilrauna, bæði í Evrópu (Háskóli Íslands, Tækniháskóli Danmerkur og Háskólinn í Leiden í Hollandi) sem og í Bandaríkjunum (Stanford-háskólinn og Háskólinn í Austin í Texas).
Heiti verkefnis: Rafefnafræðileg binding CO2
Verkefnisstjóri: Egill Skúlason, Raunvísindastofnun Háskólans
Tegund styrks: Rannsóknastöðustyrkur
Styrkár: 2010-2013
Fjárhæð styrks: 13,52 millj. kr. alls
Tilvísunarnúmer Rannís: 10002402
Markmið verkefnisins var í rauninni tvískipt. Annars vegar var aðferðafræði tengd efnahvötun í rafefnafræðilegum ferlum þróuð frekar og beitt á ýmis kerfi til að byrja með (aðallega H2-myndun og afoxun N2 í NH3). Síðan var sú aðferðafræði notuð til að skilja nákvæmlega hvernig CO2-sameindin er afoxuð í metan á rafskauti með rafefnafræðilegum aðferðum. Með þessum nýju tölvureikningum hefur fengist ný innsýn á hvarfgang þessa mikilvæga efnahvarfs. Niðurstöðurnar sýna að sú aðferðafræði sem þróuð hefur verið hér virðist vera nauðsynlegur þáttur til að skilja af hverju aðeins einn málmur í lotukerfinu (þ.e. kopar) getur afoxað CO2 í metan en allir aðrir málmar mynda einungis H2, CO eða maurasýru. Aðeins nú er von á því að hægt sé að þróa betri efnahvata fyrir þetta efnahvarf, en slíkar tilraunir hafa mistekist, vegna þess að grunnskilninginn, sem hér hefur skapast, hefur vantað. Þessar niðurstöður er um þessar mundir verið að skrifa upp í grein sem við munum senda inn til tímarits með stóran og breiðan lesendahóp. Næstu skref eru síðan að beita þessari nýju aðferðafræði á aðrar tegundir efnahvata (málmblöndur) til að skera úr um hvaða efnahvatar myndu henta vel til að prófa í tilraunum. Aðkoma Egils í þessu verkefni hefur komið honum í fremstu röð vísindamanna sem skoða þetta “drauma-efnahvarf” og um þessar mundir er verið að bjóða Agli að kynna þessar niðurstöður á ráðstefnum erlendis.
Tímaritsgreinar
17. “Electrochemical CO2 reduction on steps and edges of Cu nano-particles”
J. Hussain, H. Jónsson, and E. Skúlason,
In preparation (2015).
16. “Electrochemical CO2 reduction on Cu and CuAu nano-particles”
J. Hussain, H. Jónsson, and E. Skúlason,
In preparation (2015).
15. “New insight into the mechanism of the electrochemical CO2 reduction to methane on metal electrodes”
J. Hussain, H. Jónsson, and E. Skúlason,
To be submitted (2015).
14. "New insight into the mechanism of ammonia formation in the Haber-Bosch process",
A. L. Garden and E. Skúlason,
Submitted (2014).
13. "On the pH Dependence of Electrochemical Proton Transfer Barriers",
J. Rossmeisl, K. Chan, E. Skúlason, M.E. Björketun and V. Tripkovic,
Submitted (2014).
12. "Catalytic activity of Pt nano-particles in H2 formation",
E. Skúlason, A. A. Faraj, L. Kristinsdóttir, J. Hussain, A.L. Garden and H. Jónsson,
Topics in Catalysis 57, (2014) 273.
11. "Hydrogen adsorption and desorption at the Pt(110)-(1x2) surface: Experimental and theoretical study",
S. Gudmundsdóttir, E. Skúlason, K.-J. Weststrate, L. Juurlink, and H. Jónsson,
Physical Chemistry Chemical Physics 15, (2013) 6323.
10. "Modeling of the symmetry factor of electrochemical proton discharge via the Volmer reaction",
M. E. Björketun, V. Tripkovic, E. Skúlason, and J. Rossmeisl,
Catalysis Today, 202 (2013) 168.
9. "Local density of states analysis using Bader decomposition for N2 and CO2 adsorbed on Pt(110)-(1x2) electrodes",
S. Gudmundsdóttir, W. Tang, G. Henkelman, H. Jónsson, and E. Skúlason,
Journal of Chemical Physics, 137, (2012) 164705.
8. "A systematic DFT study of hydrogen diffusion on transition metal surfaces",
L. Kristinsdóttir, and E. Skúlason,
Surface Science, 606 (2012) 1400.
7. "Reentrant mechanism for associative desorption: H2/Pt(110)-(1x2)",
S. Gudmundsdóttir, E. Skúlason, and H. Jónsson,
Physical Review Letters, 108 (2012) 156101
6. "A theoretical evaluation of possible transition metal electro-catalyst for N2 reduction",
E. Skúlason, T. Bligaard, S. Gudmundsdóttir, F. Studt, J. Rossmeisl, F. Abild-Pedersen, T. Vegge, H. Jónsson, and J.K. Nørskov,
Physical Chemistry Chemical Physics, 14 (2012) 1235
5. "Universal transition state scaling relations for hydrogenation and dehydrogenation reactions over transition metals"
S. Wang, V. Petzold, V. Tripkovic, J. Kleis, J. G. Howalt, E. Skúlason, E. M. Fernández, B. Hvolbæk, G. Jones, A. Toftelund, H. Falsig, M. Björketun, F. Studt, F. Abild-Pedersen, J. Rossmeisl, J. K. Nørskov, and T. Bligaard,
Physical Chemistry Chemical Physics, 13 (2011) 20760.
4. "The standard hydrogen electrode and potential of zero charge in density functional calculations"
V. Tripkovic, M. E. Björketun, E. Skúlason, and J. Rossmeisl,
Physical Review B, 84 (2011) 115452.
3. "Modeling the electrochemical hydrogen oxidation and evolution reactions on the basis of density functional theory calculations",
E. Skúlason, V. Tripkovic, M. Björketun, S. Gudmundsdóttir, G.S. Karlberg, J. Rossmeisl, T. Bligaard, H. Jónsson and J.K. Nørskov,
Journal of Physical Chemistry C 114 (2010) 18182.
2 "The oxygen reduction reaction mechanism on Pt(111) from density functional theory calculations",
V. Tripkovic, E. Skúlason, S. Siahrostami, J.K. Nørskov and J. Rossmeisl,
Electrochimica Acta, 55 (2010) 7975
1. "Hydrogen adsorption on palladium and palladium hydride at 1 bar"
M. Johansson, E. Skúlason, G. Nielsen, S. Murphy, R. Nielsen and I. Chorkendorff,
Surface Science 604 (2010) 718
