Förnybara källor för energitillverkning är viktiga eftersom miljöpåverkan när fossila källor används är stora. Förgasning och förbränning, där olika material omvandlas till elektricitet och värme, är två av de viktigaste teknikerna för att producera energi på ett mer hållbart sätt.  

Komplexa kemiska reaktioner sker under förgasnings- och förbränningsprocesser. För att få en fördjupad förståelse av hur dessa reaktioner sker, och hur snabbt de sker, måste man veta reaktanterna, produkterna och hur produkterna bildas från reaktanterna. I denna forskning använda vi oss av kvantmekaniska metoder för att få denna information, samt hur produkternas bildningsmekanism och hastighet påverkas av en katalysator.

Vi har studerat flera reaktioner och katalysatorer, t.ex. vatten adsorption och dissociation på Ni(111), Ni(110) och Ni(100)-katalysatorer. Dessa reaktioner är viktigt för flera industriella processorer, och en fördjupad förståelse kommer att hjälpa oss att identifiera bättre katalysatorer. Bilden visar reaktanterna, produkterna och strukturen som är viktigt när produkterna bildas (övergångstillståndet). Höjden på den barriären som finns i bilden, som kallas aktiveringsenergi, påverkar hur snabb reaktion sker – en högre barriär leder till en långsammare reaktion.

Resultaten visar att

•Reaktionshastigheten beror på katalysatorns struktur.

•Dissociation av vatten har en lägre barriär på Ni(110) och Ni(100) jämfört med Ni(111).

•Hastigheten för dissociation av vatten minskas i ordning Ni(110) > Ni(100) > Ni(111).

•Vid temperaturer som är typiska för industriella processorer är hastigheten för dissociation av vatten är hundra till tusentals snabbare på Ni(110)-katalysatorn jämfört med de andra två katalysatorer.