Plenigu la suban formularon kaj ni retpoŝtigos al vi la PDF -version de "Novaj Teknologiaj Plibonigoj por Konverti Karbonan Dioksidon en Likvan Brulaĵon"
Karbona dioksido (CO2) estas la produkto de brulantaj fosiliaj brulaĵoj kaj la plej ofta forceja gaso, kiu povas esti transformita reen en utilajn brulaĵojn laŭ daŭripova maniero. Unu promesplena maniero konverti CO2 -emisiojn en brulaĵon estas procezo nomata elektrokemia redukto. Sed por esti komerce realigebla, la procezo devas esti plibonigita por elekti aŭ produkti pli deziratajn karbon-riĉajn produktojn. Nun, kiel raportite en la revuo Nature Energy, Lawrence Berkeley Nacia Laboratorio (Berkeley Lab) disvolvis novan metodon por plibonigi la surfacon de la kupra katalizilo uzata por la helpa reago, tiel pliigante la selektivecon de la procezo.
"Kvankam ni scias, ke kupro estas la plej bona katalizilo por ĉi tiu reago, ĝi ne provizas altan selektivecon por la dezirata produkto," diris Alexis, altranga sciencisto en la Departemento de Kemiaj Sciencoj ĉe Berkeley Lab kaj profesoro pri kemia inĝenierado ĉe la Universitato de Kalifornio, Berkeley. Sorĉo diris. "Nia teamo trovis, ke vi povas uzi la lokan medion de la katalizilo por fari diversajn lertaĵojn por provizi ĉi tiun specon de selektiveco."
En antaŭaj studoj, esploristoj establis precizajn kondiĉojn por provizi la plej bonan elektran kaj kemian medion por krei karbon-riĉajn produktojn kun komerca valoro. Sed ĉi tiuj kondiĉoj kontraŭas la kondiĉojn, kiuj nature okazas en tipaj brulaĵoj per akvo-bazitaj konduktaj materialoj.
Por determini la dezajnon uzeblan en la akvokonduktila medio, kiel parto de la projekto de Energia Noviga Centro de la likva Sunsubira Alianco de la Ministerio pri Energio, Bell kaj lia teamo turnis sin al maldika tavolo de ionomero, kio permesas al iuj ŝarĝitaj molekuloj (jonoj) trairi. Ekskludi aliajn jonojn. Pro iliaj tre selektemaj kemiaj proprietoj, ili aparte taŭgas por havi fortan efikon sur la mikroambiente.
Chanyeon Kim, postdoktora esploristo en la grupo Bell kaj la unua aŭtoro de la papero, proponis kovri la surfacon de kupraj kataliziloj kun du oftaj ionomeroj, nafion kaj daŭrigo. La teamo hipotezis, ke fari tion devas ŝanĝi la medion proksime al la katalizilo-inkluzive de la pH kaj la kvanto da akvo kaj karbona dioksido-por iel direkti la reagon produkti karbon-riĉajn produktojn, kiuj povas esti facile konvertitaj al utilaj kemiaĵoj. Produktoj kaj likvaj brulaĵoj.
La esploristoj aplikis maldikan tavolon de ĉiu ionomero kaj duoblan tavolon de du ionomeroj al kupra filmo subtenata de polimera materialo por formi filmon, kiun ili povus enmeti proksime al unu fino de mana forma elektrokemia ĉelo. Kiam injektas karbonan dioksidon en la kuirilaron kaj aplikante tension, ili mezuris la tutan kurenton fluantan tra la kuirilaro. Poste ili mezuris la gason kaj likvaĵon kolektitan en la apuda rezervujo dum la reago. Por la du-tavola kazo, ili trovis, ke karbon-riĉaj produktoj reprezentis 80% de la energio konsumita de la reago-pli alta ol 60% en la nekovrita kazo.
"Ĉi tiu sandviĉa tegaĵo provizas la plej bonan el ambaŭ mondoj: alta produkta selektiveco kaj alta aktiveco," Bell diris. La duoble-tavola surfaco ne nur taŭgas por karbon-riĉaj produktoj, sed ankaŭ generas fortan kurenton samtempe, indikante kreskon de aktiveco.
La esploristoj konkludis, ke la plibonigita respondo estis la rezulto de la alta CO2 -koncentriĝo akumulita en la tegaĵo rekte sur la kupro. Krome, negative ŝarĝitaj molekuloj, kiuj akumuliĝas en la regiono inter la du ionomeroj, produktos pli malaltan lokan acidecon. Ĉi tiu kombinaĵo kompensas la koncentrajn kompromisojn, kiuj tendencas okazi en foresto de ionomeraj filmoj.
Por plue plibonigi la efikecon de la reago, la esploristoj turnis sin al antaŭe provita teknologio, kiu ne bezonas ionomeran filmon kiel alia metodo por pliigi CO2 kaj pH: pulsita tensio. Per aplikado de pulsita tensio al la duoble-tavola ionomer-revestado, la esploristoj atingis kreskon de 250% en karbon-riĉaj produktoj kompare kun nekovrita kupro kaj statika tensio.
Kvankam iuj esploristoj fokusas sian laboron sur la disvolviĝo de novaj kataliziloj, la malkovro de la katalizilo ne enkalkulas operaciajn kondiĉojn. Kontroli la medion sur la kataliza surfaco estas nova kaj malsama metodo.
"Ni ne venis kun tute nova katalizilo, sed uzis nian komprenon pri reagaj kinetikoj kaj uzis ĉi tiun scion por gvidi nin pensi pri kiel ŝanĝi la medion de la kataliza retejo," diris Adam Weber, altranga inĝeniero. Sciencistoj en la kampo de energia teknologio ĉe Berkeley Laboratories kaj kunaŭtoro de artikoloj.
La sekva paŝo estas vastigi la produktadon de tegitaj kataliziloj. La antaŭparolaj eksperimentoj de la Berkeley Lab-teamo implikis malgrandajn platajn modelajn sistemojn, kiuj estis multe pli simplaj ol la grand-areaj poraj strukturoj postulataj por komercaj aplikoj. "Ne malfacilas apliki tegaĵon sur ebena surfaco. Sed komercaj metodoj povas impliki tegitajn etajn kuprajn bulojn," Bell diris. Aldoni duan tavolon de tegaĵo fariĝas malfacila. Unu ebleco estas miksi kaj deponi la du tegaĵojn kune en solvilo, kaj esperas, ke ili disiĝas kiam la solvilo forvaporiĝas. Kio se ili ne faros? Bell finis: "Ni nur bezonas esti pli lertaj." Referu al Kim C, Bui JC, Luo X kaj aliaj. Agordita kataliza mikroambiente por elektr-redukto de CO2 al plurkarbonaj produktoj uzante duoblan tavolan ionomer-revestiĝon sur kupro. Nat Energio. 2021; 6 (11): 1026-1034. doi: 10.1038/s41560-021-00920-8
Ĉi tiu artikolo estas reproduktita el la sekva materialo. Noto: La materialo eble estis redaktita por longeco kaj enhavo. Por pliaj informoj, bonvolu kontakti la cititan fonton.
Afiŝotempo: Nov-22-2021
