Ispunite donji obrazac i e -poštom ćemo vam poslati PDF verziju „Nova tehnološka poboljšanja za pretvaranje ugljičnog dioksida u tekuće gorivo“
Ugljični dioksid (CO2) proizvod je izgaranja fosilnih goriva i najčešćih stakleničkih plinova, koji se na održiv način može pretvoriti u korisna goriva. Jedan obećavajući način pretvorbe emisije CO2 u sirovinu goriva je postupak koji se naziva elektrokemijsko smanjenje. Ali da bi bio komercijalno održiv, postupak je potrebno poboljšati za odabir ili proizvodnju željenih proizvoda bogate ugljikom. Sada, kako je izviješteno u časopisu Nature Energy, Lawrence Berkeley Nacionalni laboratorij (Berkeley Lab) razvio je novu metodu za poboljšanje površine bakrenog katalizatora koji se koristi za pomoćnu reakciju, povećavajući na taj način selektivnost procesa.
"Iako znamo da je bakar najbolji katalizator za ovu reakciju, on ne pruža visoku selektivnost željenom proizvodu", rekao je Alexis, viši znanstvenik na Odjelu za kemijske znanosti u Berkeley laboratoriju i profesor kemijskog inženjerstva na Sveučilištu u Berkeleyu, Berkeley. Navedena čarolija. "Naš tim otkrio je da možete koristiti lokalno okruženje katalizatora za razne trikove kako biste pružili ovu vrstu selektivnosti."
U prethodnim studijama istraživači su utvrdili precizne uvjete kako bi osigurali najbolje električno i kemijsko okruženje za stvaranje proizvoda bogate ugljikom s komercijalnom vrijednošću. Ali ovi su uvjeti suprotni uvjetima koji se prirodno javljaju u tipičnim gorivnim ćelijama pomoću vodenih materijala na bazi vode.
Da bi se utvrdio dizajn koji se može koristiti u vodenom okruženju gorivnih ćelija, kao dio projekta Energy Innovation Center Projekta Saveza tekućeg sunca Ministarstva energetike, Bell i njegov tim okrenuli su se tankom sloju ionomera, što omogućava prolazak određenih nabijenih molekula (iona). Isključite druge ione. Zbog svojih visoko selektivnih kemijskih svojstava, posebno su prikladni za snažan utjecaj na mikrookolje.
Chanyeon Kim, postdoktorski istraživač u grupi Bell i prvi autor rada, predložio je da premasu površinu bakrenih katalizatora premaže s dva uobičajena ionomera, Nafion i Sustanion. Tim je pretpostavio da bi to trebalo promijeniti okoliš u blizini katalizatora-uključujući pH i količinu vode i ugljičnog dioksida-na neki način da se reakcija usmjeri na proizvodnju proizvoda bogate ugljikom koji se lako mogu pretvoriti u korisne kemikalije. Proizvodi i tekuća goriva.
Istraživači su primijenili tanki sloj svakog ionomera i dvostruki sloj dva ionomera u bakreni film koji je podržao polimerni materijal kako bi formirao film, koji bi mogli umetnuti u blizini jednog kraja elektrokemijske ćelije u obliku ruke. Kada ubrizgavaju ugljični dioksid u bateriju i primjenjuju napon, izmjerili su ukupnu struju koja teče kroz bateriju. Zatim su tijekom reakcije izmjerili plin i tekućinu prikupljeni u susjednom rezervoaru. Za dvoslojni slučaj, otkrili su da proizvodi bogati ugljikom čine 80% energije koja troši reakciju-maksimalniju od 60% u bez presvlake.
"Ovaj premaz za sendviče pruža najbolje od oba svijeta: visoka selektivnost proizvoda i visoka aktivnost", rekao je Bell. Dvoslojna površina nije dobra samo za proizvode bogate ugljikom, već istovremeno stvara i jaku struju, što ukazuje na povećanje aktivnosti.
Istraživači su zaključili da je poboljšani odgovor rezultat visoke koncentracije CO2 akumuliranog u prekrivanju izravno na vrhu bakra. Pored toga, negativno nabijene molekule koje se akumuliraju u regiji između dva ionomera proizvest će nižu lokalnu kiselost. Ova kombinacija nadoknađuje koncentracijske kompromise koji se pojavljuju u nedostatku ionomernih filmova.
Kako bi dodatno poboljšali učinkovitost reakcije, istraživači su se okrenuli prethodno dokazanoj tehnologiji koja ne zahtijeva ionomer film kao još jednu metodu za povećanje napona CO2 i PH: Puls. Primjenom pulsiranog napona na dvoslojni ionomer premaz, istraživači su postigli 250% povećanje proizvoda bogate ugljikom u usporedbi s bez prekrivenih bakra i statičkih napona.
Iako neki istraživači svoj rad usredotočuju na razvoj novih katalizatora, otkriće katalizatora ne uzima u obzir radne uvjete. Kontrola okoliša na površini katalizatora nova je i drugačija metoda.
"Nismo smislili potpuno novi katalizator, ali koristili smo naše razumijevanje reakcijske kinetike i koristili to znanje da nas vodi u razmišljanju o tome kako promijeniti okoliš mjesta katalizatora", rekao je Adam Weber, stariji inženjer. Znanstvenici iz područja energetske tehnologije u Berkeley Laboratories i koautor radova.
Sljedeći je korak proširenje proizvodnje obloženih katalizatora. Preliminarni eksperimenti Berkeley Lab tima uključivali su male sustave ravnih modela, koji su bili mnogo jednostavniji od poroznih struktura velikih područja potrebnih za komercijalne primjene. "Nije teško primijeniti premaz na ravnu površinu. Ali komercijalne metode mogu uključivati prevlačenje sitnih bakrenih kuglica", rekao je Bell. Dodavanje drugog sloja premaza postaje izazovno. Jedna je mogućnost miješati i odlagati dva premaza zajedno u otapalu i nadati se da će se razdvojiti kada otapalo ispari. Što ako ne? Bell je zaključio: "Samo moramo biti pametniji." Pogledajte Kim C, Bui JC, Luo X i druge. Prilagođeni katalizator mikrookoline za elektro-smanjenje CO2 u više karbonskog proizvoda pomoću dvoslojnog ionomerskog premaza na bakra. Nat energija. 2021; 6 (11): 1026-1034. doi: 10.1038/s41560-021-00920-8
Ovaj se članak reproducira iz sljedećeg materijala. Napomena: Materijal je možda uređen na duljinu i sadržaj. Za više informacija kontaktirajte citirani izvor.
Post Vrijeme: studeni-22-2021
