Пополнете го формуларот подолу и ние ќе ви испратиме е -пошта со PDF верзијата на „Нови подобрувања во технологијата за да го претворите јаглерод диоксидот во течно гориво“
Јаглерод диоксид (CO2) е производ на горење фосилни горива и најчестиот стаклен гасови, кој може да се претвори назад во корисни горива на одржлив начин. Еден ветувачки начин за претворање на емисиите на CO2 во изворот на гориво е процес наречен електрохемиско намалување. Но, за да бидеме комерцијално одржлив, процесот треба да се подобри за да се изберат или произведат повеќе посакувани производи богати со јаглерод. Сега, како што е објавено во списанието „Природа Енерџи“, Националната лабораторија Лоренс Беркли (Беркли лабораторија) разви нов метод за подобрување на површината на катализаторот на бакар што се користи за помошната реакција, со што се зголемува селективноста на процесот.
„Иако знаеме дека бакарот е најдобриот катализатор за оваа реакција, тој не обезбедува висока селективност за посакуваниот производ“, рече Алексис, постар научник во Одделот за хемиски науки во лабораторијата Беркли и професор по хемиски инженеринг на Универзитетот во Калифорнија, Беркли. Рече магија. „Нашиот тим откри дека можете да го користите локалното опкружување на катализаторот за да направите разни трикови за да обезбедите ваков вид селективност“.
Во претходните студии, истражувачите воспоставија прецизни услови за да обезбедат најдобра електрична и хемиска околина за создавање производи богати со јаглерод со комерцијална вредност. Но, овие услови се спротивни на условите што природно се јавуваат кај типичните горивни ќелии со употреба на спроводливи материјали засновани на вода.
Со цел да се утврди дизајнот што може да се користи во околината на водата на горивните ќелии, како дел од проектот за Центарот за енергетска иновација на Алијансата за течно сонце на Министерството за енергетика, Бел и неговиот тим се свртеа кон тенок слој на јономер, кој овозможува да поминат одредени наполнети молекули (јони). Исклучете ги другите јони. Поради нивните високо селективни хемиски својства, тие се особено погодни за силно влијание врз микроекологијата.
Чанион Ким, постдокторски истражувач во групата Бел и првиот автор на хартијата, предложи да се премачка површината на катализаторите на бакар со два вообичаени јономери, нафион и одржување. Тимот хипотезираше дека со тоа треба да се промени околината во близина на катализаторот-вклучително и pH и количината на вода и јаглерод диоксид-на некој начин да се насочи реакцијата за производство на производи богати со јаглерод кои можат лесно да се претворат во корисни хемикалии. Производи и течни горива.
Истражувачите примениле тенок слој на секој јономер и двоен слој од два јономери на бакарен филм поддржан од полимер материјал за да формираат филм, кој може да го вметнат близу едниот крај на електрохемиската ќелија во форма на рачно. Кога инјектираат јаглерод диоксид во батеријата и нанесуваат напон, тие ја мереа вкупната струја што тече низ батеријата. Потоа, тие ги мереа гасот и течноста собрани во соседниот резервоар за време на реакцијата. За двослојниот случај, тие откриле дека производите богати со јаглерод учествуваат со 80% од потрошената енергија од реакцијата-поголема од 60% во случајниот случај.
„Оваа сендвич -обвивка го обезбедува најдоброто од двата света: селективност на високи производи и висока активност“, рече Бел. Површината со двојно слој не е добра само за производи богати со јаглерод, туку исто така создава силна струја, што укажува на зголемување на активноста.
Истражувачите заклучиле дека подобрениот одговор е резултат на високата концентрација на СО2 акумулирана во облогата директно на врвот на бакарот. Покрај тоа, негативно наелектризираните молекули што се акумулираат во регионот помеѓу двата јономери ќе произведат помала локална киселост. Оваа комбинација ги неутрализира размените на концентрацијата што имаат тенденција да се појават во отсуство на јономерни филмови.
За понатамошно подобрување на ефикасноста на реакцијата, истражувачите се свртеа кон претходно докажаната технологија за која не е потребен јономер филм како друг метод за зголемување на CO2 и PH: пулсираниот напон. Со примена на пулсираниот напон на двослојниот јономерски облога, истражувачите постигнаа зголемување од 250% во производите богати со јаглерод во споредба со неоткриен бакар и статички напон.
Иако некои истражувачи ја фокусираат својата работа на развој на нови катализатори, откривањето на катализаторот не ги зема предвид условите за работа. Контрола на околината на површината на катализаторот е нов и различен метод.
„Не наидовме на комплетно нов катализатор, но го искористивме нашето разбирање за кинетиката на реакција и го искористивме ова знаење за да нè води во размислување за тоа како да ја промениме околината на страницата за катализатор“, рече Адам Вебер, постар инженер. Научниците од областа на енергетската технологија во лабораториите на Беркли и коавтор на трудови.
Следниот чекор е да се прошири производството на обложени катализатори. Прелиминарните експерименти на тимот на Беркли лабораторија вклучуваат мали системи со рамен модели, кои беа многу поедноставни од порозните структури со голема област потребни за комерцијални апликации. „Не е тешко да се примени облога на рамна површина. Но, комерцијалните методи можат да вклучуваат обложување на мали бакарни топки“, рече Бел. Додавањето втор слој на обложување станува предизвик. Една можност е да ги мешате и депонираат двете облоги заедно во растворувач и да се надеваме дека тие се одделуваат кога растворувачот испарува. Што ако не? Бел заклучи: „Само треба да бидеме попаметни“. Погледнете ги Ким Ц, Буи ЈЦ, Луо Х и други. Прилагодена катализатор микроекологија за електро-намалување на CO2 на мулти-јаглеродни производи со употреба на двослојно јономерна облога на бакар. Nat енергија. 2021; 6 (11): 1026-1034. doi: 10.1038/S41560-021-00920-8
Овој напис е репродуциран од следниот материјал. Белешка: Материјалот може да биде изменет за должина и содржина. За повеќе информации, контактирајте го наведениот извор.
Време на објавување: ноември-22-2021
