Imla l-formola hawn taħt u aħna nibgħatulek email il-verżjoni PDF ta '"Titjib tat-Teknoloġija Ġdida biex tikkonverti d-dijossidu tal-karbonju fi fjuwil likwidu"
Id-dijossidu tal-karbonju (CO2) huwa l-prodott tal-ħruq tal-fjuwils fossili u l-iktar gass serra komuni, li jista 'jiġi kkonvertit lura fi fjuwils utli b'mod sostenibbli. Mod promettenti biex tikkonverti l-emissjonijiet tas-CO2 fi materja prima tal-fjuwil huwa proċess imsejjaħ tnaqqis elettrokimiku. Iżda biex tkun kummerċjalment vijabbli, il-proċess jeħtieġ li jitjieb biex jintgħażel jew jipproduċi prodotti aktar 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-katalist tar-ram użat għar-reazzjoni awżiljarja, u b'hekk żied 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 fil-Lab Berkeley 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 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 naturalment iseħħu f'ċelloli tipiċi tal-fjuwil bl-użu ta '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 Sunshine Liquide tal-Ministeru tal-Enerġija, Bell u t-tim tiegħu rrikorrew għal saff irqiq ta' ionomer, li jippermetti li jgħaddu ċerti molekuli ċċarġjati (joni). Teskludi joni oħra. Minħabba l-proprjetajiet kimiċi selettivi ħafna tagħhom, huma partikolarment adattati biex ikollhom impatt qawwi fuq il-mikroambjent.
Chanyeon Kim, riċerkatur postdoctoral fil-grupp tal-qanpiena u l-ewwel awtur tal-karta, ippropona li jiksi l-wiċċ ta 'katalisti tar-ram b'żewġ jonomeri komuni, nafion u sosteniment. It-tim ipotesi li jagħmel hekk għandu jibdel 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 jipproduċu prodotti b'ħafna karbonju li jistgħu jiġu kkonvertiti faċilment f'kimiċi utli. Prodotti u karburanti likwidi.
Ir-riċerkaturi applikaw saff irqiq ta 'kull ionomer u saff doppju ta' żewġ jonomeri għal film tar-ram appoġġjat minn materjal polimeru biex jifforma film, li jistgħu jdaħħlu ħdejn tarf wieħed ta 'ċellula elettrokimika b'forma ta' l-idejn. Meta jinjettaw id-dijossidu tal-karbonju fil-batterija u japplikaw il-vultaġġ, huma kejlu l-kurrent totali li joħroġ mill-batterija. Imbagħad kejlu l-gass u l-likwidu miġbura fil-ġibjun li jmissu magħhom matul ir-reazzjoni. Għall-każ b'żewġ saffi, sabu li l-prodotti b'ħafna karbonju kienu jirrappreżentaw 80% tal-enerġija kkunsmata mir-reazzjoni - aktar għolja 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 tas-CO2 akkumulata fil-kisi direttament fuq ir-ram. Barra minn hekk, molekuli ċċarġjati b'mod negattiv li jakkumulaw fir-reġjun bejn iż-żewġ jonomeri jipproduċu aċidità lokali aktar baxxa. Din il-kombinazzjoni tikkumpensa l-kompromessi tal-konċentrazzjoni li għandhom it-tendenza li jseħħu fin-nuqqas ta 'films ta' ionomer.
Sabiex titjieb aktar l-effiċjenza tar-reazzjoni, ir-riċerkaturi rrikorrew għal teknoloġija ppruvata qabel li ma teħtieġx film ta 'Ionomer bħala metodu ieħor biex iżżid is-CO2 u l-pH: vultaġġ pulsat. Bl-applikazzjoni ta 'vultaġġ pulsat fuq il-kisi ta' ionomer 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 'katalisti ġodda, l-iskoperta tal-katalist ma tqisx kundizzjonijiet operattivi. Il-kontroll tal-ambjent fuq il-wiċċ tal-katalist huwa metodu ġdid u differenti.
"Aħna ma ħriġna b'katalist kompletament ġdid, imma użajna l-għarfien tagħna dwar il-kinetika ta 'reazzjoni u użaw dan l-għarfien biex jiggwidawna fil-ħsieb dwar kif nibdlu l-ambjent tas-sit tal-katalist," qal Adam Weber, inġinier anzjan. Xjentisti fil-qasam tat-teknoloġija tal-enerġija fil-Laboratorji ta ’Berkeley u ko-awtur tal-karti.
Il-pass li jmiss huwa li tespandi l-produzzjoni ta 'katalisti miksija. L-esperimenti preliminari tat-tim tal-laboratorju ta 'Berkeley kienu jinvolvu sistemi ta' mudelli ċatti żgħar, li kienu ferm aktar sempliċi mill-istrutturi porużi ta 'żona kbira meħtieġa għal applikazzjonijiet kummerċjali. "Mhux diffiċli li tapplika kisi fuq wiċċ ċatt. Iżda l-metodi kummerċjali jistgħu jinvolvu kisi ta 'blalen żgħar tar-ram," qal Bell. Iż-żieda tat-tieni saff ta 'kisi ssir ta' sfida. Possibbiltà waħda hija li tħallat u tiddepożita ż-żewġ kisi flimkien f'solvent, u tittama li dawn jisseparaw meta s-solvent jevapora. X'jiġri jekk ma jagħmlux? Bell ikkonkluda: "Aħna biss jeħtieġ li nkunu aktar intelliġenti." Irreferi għal Kim C, Bui JC, Luo X u oħrajn. Mikroambjent ta 'katalist personalizzat għal tnaqqis elettro-tnaqqis ta' CO2 għal prodotti b'ħafna karbonju bl-użu ta 'kisi ta' ionomer b'saff doppju fuq ir-ram. Nat Energy. 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 iċċitat.
Ħin ta 'wara: 22-2021 ta' Novembru
