CO2 hydrogenation to methanol: Optimizing the methanol yield by removing thermodynamic bottlenecks via scavenging the precursors of competing reactions
Project goals
Climate change and limited resources of fossil fuels make innovation of green technologies necessary in order to maintain the current standard of living. The development of sustainable and long-term solutions to meet the world’s energy need is one of the defining issues of this era. CO2 hydrogenation is one of the industrially important reaction in this category. CO2 can be recycled from power plant emissions, automobile exhaust or derived from carbonic acid from seawater can be further converted into syngas, methanol or directly into liquid fuels. Thus, the main goal of this project is to develop catalytic functions for the sustainable recycling of CO2. One of the major challenges in CO2 conversion to methanol is the low yield of the reaction often compensated by thermodynamic setbacks and side reactions sharing common reaction intermediates and pathways. This project aims to develop tandem catalytic functions acting complementary to each other to remove the thermodynamic barriers by hydrogenating different intermediates which otherwise would follow different reaction pathway. Such architectures can be efficiently designed by the relatively new but atomically precise cluster deposition techniques. Thus, the next goal of this project is to nanostructure heterogeneous catalysts consisting of wide range of noble metals and oxide supports and their combinations. We aim to alter the electronic structures of these catalysts by altering precisely the number of metal atoms in a given cluster, total number of clusters and the support. Finally, last but not the least, the important goal of this project is establishing a strong collaboration between two leading laboratories in the Czech Republic and France; J. Heyrovsky Institute of Physical Chemistry (JHIPC) and Laboratoire Catalyse et Spectrochimie (LCS), CNRS.
Keywords
catalysisalcoholsmetal oxidesclusterskineticsspectroscopyreaction mechanism
Public support
Provider
Ministry of Education, Youth and Sports
Programme
Promoting the mobility of researchers and workers in the framework of international cooperation in R&D
Call for proposals
—
Main participants
Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR, v. v. i.
Contest type
M2 - International cooperation
Contract ID
MSMT -18539/2021-57
Alternative language
Project name in Czech
Hydrogenace CO2 na methanol: optimalizace výtěžku methanolu pomocí odstraněním prekurzorů konkurenční reakce
Annotation in Czech
Díky změně klimatu a omezeným zdrojům fosilních paliv je pro zachování současné životní úrovně nezbytná inovace zelených technologií. Rozvoj udržitelných a dlouhodobých řešení pro uspokojení energetické potřeby světa je jednou z definujících otázek této doby. Hydrogenace CO2 je jednou z průmyslově důležitých reakcí v této kategorii. CO2 lze recyklovat z emisí z elektráren, výfukových plynů z automobilů a nebo získáním z kyseliny uhličité z mořské vody lze dále převádět na syntézní plyn, methanol nebo přímo na kapalná paliva. Hlavním cílem tohoto projektu je tedy vyvinout katalytické funkce pro udržitelnou recyklaci CO2.Jednou z hlavních výzev při přeměně CO2 na methanol je nízký výtěžek reakce, často kompenzovaný termodynamickými neúspěchy a vedlejšími reakcemi sdílejícími společné reakční meziprodukty. Tento projekt si klade za cíl vyvinout tandemové katalytické funkce působící navzájem komplementárně za účelem odstranění termodynamických bariér hydrogenací různých meziproduktů, které by jinak následovaly odlišnou reakční cestu. Takové architektury lze efektivně navrhnout pomocí relativně nových, ale atomově přesných technik depozice klastrů. Dalším cílem tohoto projektu je tedy nanostruktura heterogenních katalyzátorů sestávajících z široké škály ušlechtilých kovů a oxidových nosičů a jejich kombinací. Naším cílem je změnit elektronické struktury těchto katalyzátorů přesnou změnou počtu atomů kovů v daném klastru, celkového počtu klastrů a podpory. A v neposlední řadě je důležitým cílem tohoto projektu navázání silné spolupráce mezi dvěma předními laboratořemi v České republice a ve Francii; Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského (ÚFCH JH) a Laboratoire Catalyze et Spectrochimie (LCS), CNRS.
Scientific branches
R&D category
ZV - Basic research
OECD FORD - main branch
10403 - Physical chemistry
OECD FORD - secondary branch
10406 - Analytical chemistry
OECD FORD - another secondary branch
10402 - Inorganic and nuclear chemistry
CA - Inorganic chemistry
CB - Analytical chemistry, separation
CF - Physical chemistry and theoretical chemistry
CH - Nuclear and quantum chemistry, photo chemistry
Completed project evaluation
Provider evaluation
U - Uspěl podle zadání (s publikovanými či patentovanými výsledky atd.)
Project results evaluation
This project was being realized in the framework of the MOBILITY Activity that aims primarily on establishing and strenghtening ties with foreign research institutions. The control of particular outputs is not implemented by the evalution committee, but the correctness of allocated finances and the adequacy of their use are checked.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2022
Realization period - end
Dec 31, 2023
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Feb 27, 2023
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP24-MSM-8J-U
Data delivery date
Jul 1, 2024
Finance
Total approved costs
156 thou. CZK
Public financial support
156 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Recognised costs
156 CZK thou.
Public support
156 CZK thou.
0%
Provider
Ministry of Education, Youth and Sports
OECD FORD
Physical chemistry
Solution period
01. 01. 2022 - 31. 12. 2023