Imla l-formola hawn taħt u aħna nibgħatulek email il-verżjoni PDF ta’ “Titjib fit-teknoloġija ġdida biex tikkonverti d-dijossidu tal-karbonju f’karburant 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 wieħed promettenti biex l-emissjonijiet tas-CO2 jiġu kkonvertiti f'materja prima tal-fjuwil huwa proċess imsejjaħ tnaqqis elettrokimiku. Iżda biex ikun kummerċjalment vijabbli, il-proċess jeħtieġ li jittejjeb biex jintgħażlu jew jiġu prodotti aktar prodotti mixtieqa b'ħafna karbonju. Issa, kif irrappurtat fil-ġurnal Nature Energy, Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) żviluppa metodu ġdid biex itejjeb il-wiċċ tal-katalizzatur tar-ram użat għar-reazzjoni awżiljarja, u b'hekk iżid is-selettività tal-proċess.
"Għalkemm nafu li r-ram huwa l-aħjar katalist għal din ir-reazzjoni, ma jipprovdix selettività għolja għall-prodott mixtieq," qal Alexis, xjenzat anzjan fid-Dipartiment tax-Xjenzi Kimiċi f'Berkeley Lab u professur tal-inġinerija kimika fl-Università. tal-Kalifornja, Berkeley. Spell qal. "It-tim tagħna sab li tista 'tuża l-ambjent lokali tal-katalizzatur biex tagħmel diversi tricks biex tipprovdi din it-tip ta' selettività."
Fi studji preċedenti, ir-riċerkaturi stabbilixxew 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 fiċ-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-Alleanza tax-Xemx Likwida tal-Ministeru tal-Enerġija, Bell u t-tim tiegħu daru għal saff irqiq ta' jonomer, li jippermetti ċerti iċċarġjati molekuli (jonji) li jgħaddu minnhom. Eskludi joni oħra. Minħabba l-proprjetajiet kimiċi selettivi ħafna tagħhom, huma partikolarment adattati biex ikollhom impatt qawwi fuq il-mikroambjent.
Chanyeon Kim, riċerkatur post-dottorat fil-grupp Bell u l-ewwel awtur tad-dokument, ippropona li jiksi l-wiċċ tal-katalizzaturi tar-ram b'żewġ ionomeri komuni, Nafion u Sustainion. It-tim ipotizzat li meta tagħmel hekk għandha tbiddel l-ambjent ħdejn il-katalizzatur—inkluż il-pH u l-ammont ta 'ilma u dijossidu tal-karbonju—b'xi mod biex tidderieġi r-reazzjoni biex tipproduċi prodotti b'ħafna karbonju li jistgħu faċilment jiġu kkonvertiti f'kimiċi utli. Prodotti u karburanti likwidi.
Ir-riċerkaturi applikaw saff irqiq ta 'kull ionomeru u saff doppju ta' żewġ ionomeri għal film tar-ram appoġġjat minn materjal polimeru biex jiffurmaw film, li jistgħu jdaħħlu qrib tarf wieħed ta 'ċellula elettrokimika f'forma ta' idejn. Meta tinjetta dijossidu tal-karbonju fil-batterija u tapplika l-vultaġġ, huma kejlu l-kurrent totali li jgħaddi mill-batterija. Imbagħad kejlu l-gass u l-likwidu miġbura fil-ġibjun maġenb waqt ir-reazzjoni. Għall-każ b'żewġ saffi, sabu li l-prodotti b'ħafna karbonju ammontaw għal 80% tal-enerġija kkunsmata mir-reazzjoni — ogħla minn 60% fil-każ mhux miksi.
"Dan il-kisi sandwich jipprovdi l-aħjar taż-żewġ dinjiet: selettività għolja tal-prodott u attività għolja," qal Bell. Il-wiċċ b'saff doppju mhux biss tajjeb għal prodotti b'ħafna karbonju, iżda wkoll jiġġenera 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-kisja direttament fuq ir-ram. Barra minn hekk, molekuli kkargati b'mod negattiv li jakkumulaw fir-reġjun bejn iż-żewġ ionomeri se jipproduċu aċidità lokali aktar baxxa. Din il-kombinazzjoni tikkumpensa l-kompromessi tal-konċentrazzjoni li għandhom tendenza li jseħħu fin-nuqqas ta 'films tal-jonomeri.
Sabiex tkompli tittejjeb l-effiċjenza tar-reazzjoni, ir-riċerkaturi daru għal teknoloġija ppruvata qabel li ma teħtieġx film ta 'jonomer bħala metodu ieħor biex jiżdied is-CO2 u l-pH: vultaġġ pulsat. Bl-applikazzjoni ta 'vultaġġ pulsat għall-kisi ta' jonomer b'saff doppju, ir-riċerkaturi kisbu żieda ta '250% fil-prodotti b'ħafna karbonju meta mqabbla ma' ram mhux miksi u vultaġġ statiku.
Għalkemm xi riċerkaturi jiffokaw ix-xogħol tagħhom fuq l-iżvilupp ta 'katalizzaturi ġodda, l-iskoperta tal-katalizzatur ma tqisx il-kundizzjonijiet operattivi. Il-kontroll tal-ambjent fuq il-wiċċ tal-katalizzatur huwa metodu ġdid u differenti.
"Aħna ma ħriġniex katalizzatur kompletament ġdid, iżda użajna l-fehim tagħna tal-kinetika tar-reazzjoni u użajna dan l-għarfien biex jiggwidana biex naħsbu dwar kif nibdlu l-ambjent tas-sit tal-katalist," qal Adam Weber, inġinier anzjan. Xjentisti fil-qasam tat-teknoloġija tal-enerġija f'Berkeley Laboratories u ko-awtur tad-dokumenti.
Il-pass li jmiss huwa li tespandi l-produzzjoni ta 'katalizzaturi miksija. L-esperimenti preliminari tat-tim ta 'Berkeley Lab involvew sistemi żgħar ta' mudelli ċatti, li kienu ħafna aktar sempliċi mill-istrutturi porużi ta 'żona kbira meħtieġa għal applikazzjonijiet kummerċjali. “Mhux diffiċli li tapplika kisja fuq wiċċ ċatt. Iżda l-metodi kummerċjali jistgħu jinvolvu l-kisi ta’ blalen tar-ram żgħar,” qal Bell. Iż-żieda tat-tieni saff ta 'kisi ssir ta' sfida. Possibbiltà waħda hija li tħallat u tiddepożita ż-żewġ kisjiet flimkien f'solvent, u tittama li jisseparaw meta s-solvent jevapora. X'jiġri jekk ma jagħmlux dan? Bell ikkonkluda: "Għandna biss bżonn inkunu aktar intelliġenti." Irreferi għal Kim C, Bui JC, Luo X u oħrajn. Mikroambjent katalizzatur personalizzat għall-elettro-tnaqqis ta 'CO2 għal prodotti b'ħafna karbonju bl-użu ta' kisi ta 'jonomeru b'saff doppju fuq ir-ram. Enerġija Nat. 2021;6(11):1026-1034. doi:10.1038/s41560-021-00920-8
Dan l-artikolu huwa riprodott mill-materjal li ġej. Nota: Il-materjal jista' jkun ġie editjat għat-tul u l-kontenut. Għal aktar informazzjoni, jekk jogħġbok ikkuntattja lis-sors ikkwotat.
Ħin tal-post: Nov-22-2021
