Imla l-formola t'hawn taħt u aħna nibagħtulek bl-email il-verżjoni PDF ta' "Titjib fit-teknoloġija ġdida biex tikkonverti d-dijossidu tal-karbonju f'fjuwil likwidu"
Id-dijossidu tal-karbonju (CO2) huwa l-prodott tal-ħruq tal-fjuwils fossili u l-aktar gass serra komuni, li jista' jiġi kkonvertit lura f'fjuwils utli b'mod sostenibbli. Mod promettenti wieħed biex l-emissjonijiet tas-CO2 jiġu konvertiti f'materja prima għall-fjuwil huwa proċess imsejjaħ tnaqqis elettrokimiku. Iżda biex ikun kummerċjalment vijabbli, il-proċess jeħtieġ li jittejjeb biex jintgħażlu jew jiġu prodotti prodotti aktar mixtieqa b'ħafna karbonju. Issa, kif irrappurtat fil-ġurnal Nature Energy, il-Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) żviluppa metodu ġdid biex itejjeb il-wiċċ tal-katalist tar-ram użat għar-reazzjoni awżiljarja, u b'hekk iżid is-selettività tal-proċess.
“Għalkemm nafu li r-ram huwa l-aqwa katalist għal din ir-reazzjoni, ma jipprovdix selettività għolja għall-prodott mixtieq,” qal Alexis, xjenzat anzjan fid-Dipartiment tax-Xjenzi Kimiċi fil-Berkeley Lab u professur tal-inġinerija kimika fl-Università ta’ California, Berkeley. Spell qal. “It-tim tagħna sab li tista’ tuża l-ambjent lokali tal-katalist biex tagħmel diversi tricks biex tipprovdi dan it-tip ta’ selettività.”
Fi studji preċedenti, ir-riċerkaturi stabbilew kundizzjonijiet preċiżi biex jipprovdu l-aħjar ambjent elettriku u kimiku għall-ħolqien ta’ prodotti b’ħafna karbonju b’valur kummerċjali. Iżda dawn il-kundizzjonijiet huma kuntrarji għall-kundizzjonijiet li jseħħu b’mod naturali f’ċelloli tal-fjuwil tipiċi li jużaw materjali konduttivi bbażati fuq l-ilma.
Sabiex jiġi ddeterminat id-disinn li jista' jintuża fl-ambjent tal-ilma taċ-ċelloli tal-fjuwil, bħala parti mill-proġett taċ-Ċentru tal-Innovazzjoni tal-Enerġija tal-Liquid Sunshine Alliance tal-Ministeru tal-Enerġija, Bell u t-tim tiegħu rrikorrew għal saff irqiq ta' jonomeru, li jippermetti li ċerti molekuli ċċarġjati (joni) jgħaddu minnu. Eskludi joni oħra. Minħabba l-proprjetajiet kimiċi selettivi ħafna tagħhom, huma partikolarment adattati biex ikollhom impatt qawwi fuq il-mikroambjent.
Chanyeon Kim, riċerkatriċi postdottorali fil-grupp Bell u l-ewwel awtriċi tad-dokument, ipproponiet li l-wiċċ tal-katalisti tar-ram jiġi miksi b'żewġ jonomeri komuni, Nafion u Sustainion. It-tim ipoteżizza li dan għandu jbiddel l-ambjent ħdejn il-katalist—inkluż il-pH u l-ammont ta' ilma u dijossidu tal-karbonju—b'xi mod biex jidderieġi r-reazzjoni biex tipproduċi prodotti b'ħafna karbonju li jistgħu jiġu kkonvertiti faċilment f'kimiċi utli. Prodotti u fjuwils likwidi.
Ir-riċerkaturi applikaw saff irqiq ta’ kull jonomeru u saff doppju ta’ żewġ jonomeri fuq film tar-ram appoġġjat minn materjal polimeriku biex jiffurmaw film, li setgħu jdaħħluh ħdejn tarf wieħed ta’ ċellula elettrokimika f’forma ta’ id. Meta injettaw id-dijossidu tal-karbonju fil-batterija u applikaw il-vultaġġ, kejlu l-kurrent totali li kien għaddej mill-batterija. Imbagħad kejlu l-gass u l-likwidu miġbur fir-riżervwar biswit matul ir-reazzjoni. Għall-każ b’żewġ saffi, sabu li l-prodotti b’ħafna karbonju kienu jammontaw għal 80% tal-enerġija kkunsmata mir-reazzjoni—ogħla minn 60% fil-każ mhux miksi.
“Dan il-kisi sandwich jipprovdi l-aħjar miż-żewġ dinjiet: selettività għolja tal-prodott u attività għolja,” qal Bell. Il-wiċċ b'saff doppju mhux biss huwa tajjeb għal prodotti b'ħafna karbonju, iżda jiġġenera wkoll kurrent qawwi fl-istess ħin, li jindika żieda fl-attività.
Ir-riċerkaturi kkonkludew li r-rispons imtejjeb kien ir-riżultat tal-konċentrazzjoni għolja ta’ CO2 akkumulata fil-kisi direttament fuq ir-ram. Barra minn hekk, molekuli b’ċarġ negattiv li jakkumulaw fir-reġjun bejn iż-żewġ jonomeri jipproduċu aċidità lokali aktar baxxa. Din il-kombinazzjoni tikkumpensa għall-kompromessi ta’ konċentrazzjoni li għandhom it-tendenza li jseħħu fin-nuqqas ta’ films tal-jonomeri.
Sabiex itejbu aktar l-effiċjenza tar-reazzjoni, ir-riċerkaturi rrikorrew għal teknoloġija ppruvata qabel li ma teħtieġx film tal-jonomeru bħala metodu ieħor biex iżidu s-CO2 u l-pH: vultaġġ pulsat. Billi applikaw vultaġġ pulsat għall-kisi tal-jonomeru b'saff doppju, ir-riċerkaturi kisbu żieda ta' 250% fi prodotti b'ħafna karbonju meta mqabbla mar-ram mhux miksi u l-vultaġġ statiku.
Għalkemm xi riċerkaturi jiffokaw xogħolhom fuq l-iżvilupp ta' katalisti ġodda, l-iskoperta tal-katalist ma tikkunsidrax il-kundizzjonijiet operattivi. Il-kontroll tal-ambjent fuq il-wiċċ tal-katalist huwa metodu ġdid u differenti.
“Ma ħriġniex b’katalist kompletament ġdid, iżda użajna l-fehim tagħna tal-kinetika tar-reazzjoni u użajna dan l-għarfien biex jiggwidana fil-ħsieb dwar kif nibdlu l-ambjent tas-sit tal-katalist,” qal Adam Weber, inġinier anzjan. Xjentist fil-qasam tat-teknoloġija tal-enerġija fil-Berkeley Laboratories u ko-awtur ta’ dokumenti.
Il-pass li jmiss huwa li tespandi l-produzzjoni ta' katalisti miksija. L-esperimenti preliminari tat-tim tal-Berkeley Lab involvew sistemi żgħar ta' mudelli ċatti, li kienu ħafna aktar sempliċi mill-istrutturi porużi ta' erja kbira meħtieġa għal applikazzjonijiet kummerċjali. "Mhuwiex diffiċli li tapplika kisi fuq wiċċ ċatt. Iżda l-metodi kummerċjali jistgħu jinvolvu l-kisi ta' blalen żgħar tar-ram," qal Bell. Iż-żieda ta' tieni saff ta' kisi ssir ta' sfida. Possibbiltà waħda hija li tħallat u tiddepożita ż-żewġ kisi flimkien f'solvent, u tittama li jisseparaw meta s-solvent jevapora. Xi ngħidu jekk ma jagħmlux dan? Bell ikkonkluda: "Irridu biss inkunu aktar intelliġenti." Irreferi għal Kim C, Bui JC, Luo X u oħrajn. Mikroambjent ta' katalist personalizzat għat-tnaqqis elettriku tas-CO2 għal prodotti b'ħafna karbonju bl-użu ta' kisi ta' ionomeru b'saff doppju fuq ir-ram. Nat Energy. 2021;6(11):1026-1034. doi:10.1038/s41560-021-00920-8
Dan l-artiklu huwa riprodott mill-materjal li ġej. Nota: Il-materjal jista' jkun ġie editjat fit-tul u l-kontenut. Għal aktar informazzjoni, jekk jogħġbok ikkuntattja lis-sors ikkwotat.
Ħin tal-pubblikazzjoni: 22 ta' Novembru 2021
