Aşağıdaki formu doldurun ve size "karbondioksiti sıvı yakıta dönüştürmek için yeni teknoloji iyileştirmeleri" PDF sürümünü e -postayla göndereceğiz.
Karbondioksit (CO2), fosil yakıtların ve sürdürülebilir bir şekilde yararlı yakıtlara dönüştürülebilen en yaygın sera gazı ürünüdür. CO2 emisyonlarını yakıt hammaddesine dönüştürmenin umut verici bir yolu, elektrokimyasal azaltma adı verilen bir süreçtir. Ancak ticari olarak uygulanabilir olmak için, daha istenen karbon açısından zengin ürünleri seçmek veya üretmek için sürecin geliştirilmesi gerekir. Şimdi, Nature Energy dergisinde bildirildiği gibi, Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı (Berkeley Lab), yardımcı reaksiyon için kullanılan bakır katalizörün yüzeyini iyileştirmek için yeni bir yöntem geliştirdi ve böylece işlemin seçiciliğini artırdı.
Berkeley Laboratuarında Kimya Bilimleri Bölümü'nde kıdemli bir bilim adamı ve Berkeley, Berkeley'de Kimya Mühendisliği Profesörü Alexis, “Bakır'ın bu reaksiyon için en iyi katalizör olduğunu bilsek de, istenen ürün için yüksek seçicilik sağlamıyor” dedi. Büyü dedi. “Ekibimiz, bu tür seçicilik sağlamak için çeşitli hileler yapmak için katalizörün yerel ortamını kullanabileceğinizi buldu.”
Önceki çalışmalarda, araştırmacılar ticari değere sahip karbon açısından zengin ürünler yaratmak için en iyi elektrik ve kimyasal ortamı sağlamak için kesin koşullar belirlediler. Ancak bu koşullar, su bazlı iletken malzemeler kullanılarak tipik yakıt hücrelerinde doğal olarak ortaya çıkan koşullara aykırıdır.
Yakıt hücresi suyu ortamında kullanılabilecek tasarımı belirlemek için, Enerji Bakanlığı'nın Sıvı Güneş İttifakı'nın Enerji İnovasyon Merkezi projesinin bir parçası olarak Bell ve ekibi, belirli yüklü moleküllerin (iyonlar) geçmesine izin veren ince bir iyonomer tabakasına dönüştü. Diğer iyonları hariç tutun. Oldukça seçici kimyasal özellikleri nedeniyle, özellikle mikro ortam üzerinde güçlü bir etkiye sahip olmak için uygundurlar.
Bell grubunda doktora sonrası araştırmacı ve makalenin ilk yazarı Chanyeon Kim, bakır katalizörlerin yüzeyini iki yaygın iyonomer, nafion ve sürdürme ile kaplamayı önerdi. Ekip, bunu yapmanın, katalizörün yakınındaki çevreyi-pH ve su ve karbondioksit miktarı da dahil olmak üzere-bir şekilde, faydalı kimyasallara kolayca dönüştürülebilen karbon açısından zengin ürünler üretmek için yönlendireceğini varsaydı. Ürünler ve sıvı yakıtlar.
Araştırmacılar, her bir iyonomerin ince bir tabakası ve iki iyonomerden oluşan bir çift tabakayı, el şekilli bir elektrokimyasal hücrenin bir ucuna ekleyebilecekleri bir film oluşturmak için bir polimer malzeme tarafından desteklenen bir bakır filme uyguladılar. Pilin içine karbondioksit enjekte ederken ve voltaj uygularken, pilden akan toplam akımı ölçtüler. Daha sonra reaksiyon sırasında bitişik rezervuarda toplanan gaz ve sıvıyı ölçtüler. İki katmanlı durum için, karbon açısından zengin ürünlerin reaksiyon tarafından tüketilen enerjinin% 80'ini oluşturduğunu bulmuşlardır-kaplanmamış durumda% 60'a yüksektir.
Bell, “Bu sandviç kaplama her iki dünyanın en iyisini sunuyor: yüksek ürün seçiciliği ve yüksek aktivite” dedi. Çift katmanlı yüzey sadece karbon açısından zengin ürünler için iyidir, aynı zamanda aynı zamanda güçlü bir akım üretir, bu da aktivitede bir artış gösterir.
Araştırmacılar, gelişmiş yanıtın kaplamada doğrudan bakırın üstünde biriken yüksek CO2 konsantrasyonunun sonucu olduğu sonucuna varmışlardır. Ek olarak, iki iyonomer arasında bölgede biriken negatif yüklü moleküller daha düşük lokal asitlik üretecektir. Bu kombinasyon, iyonomer filmlerinin yokluğunda ortaya çıkma eğiliminde olan konsantrasyon değişimlerini dengeler.
Reaksiyonun verimliliğini daha da artırmak için araştırmacılar, CO2 ve pH: darbeli voltajı arttırmak için başka bir yöntem olarak bir iyonomer filmi gerektirmeyen daha önce kanıtlanmış bir teknolojiye dönüştü. Çift katmanlı iyonomer kaplamasına darbeli voltaj uygulayarak, araştırmacılar kaplanmamış bakır ve statik voltaja kıyasla karbon açısından zengin ürünlerde% 250 artış sağladılar.
Bazı araştırmacılar çalışmalarını yeni katalizörlerin geliştirilmesine odaklasalar da, katalizörün keşfi çalışma koşullarını dikkate almaz. Çevreyi katalizör yüzeyinde kontrol etmek yeni ve farklı bir yöntemdir.
Kıdemli bir mühendis olan Adam Weber, “Tamamen yeni bir katalizör bulmadık, ancak reaksiyon kinetiği anlayışımızı kullandık ve bu bilgiyi katalizör bölgesinin ortamını nasıl değiştireceğimizi düşünmemize rehberlik etmek için kullandık” dedi. Berkeley laboratuvarlarında enerji teknolojisi alanındaki bilim adamları ve makalelerin ortak yazarı.
Bir sonraki adım, kaplanmış katalizörlerin üretimini genişletmektir. Berkeley Lab ekibinin ön deneyleri, ticari uygulamalar için gerekli olan geniş alan gözenekli yapılardan çok daha basit olan küçük düz model sistemleri içeriyordu. Bell, “Düz bir yüzeye bir kaplama uygulamak zor değil. Ancak ticari yöntemler küçük bakır topları kaplamayı içerebilir” dedi. İkinci bir kaplama tabakası eklemek zorlaşır. Bir olasılık, iki kaplamayı bir çözücüye karıştırmak ve yatırmak ve çözücü buharlaştığında ayrılmalarını ummaktır. Ya yapmazlarsa? Bell sonuç verdi: “Sadece daha akıllı olmamız gerekiyor.” Kim C, Bui JC, Luo X ve diğerlerine bakın. Bakır üzerinde çift katmanlı iyonomer kaplama kullanılarak CO2'nin çok karbonlu ürünlere elektro azaltılması için özelleştirilmiş katalizör mikroçevresi. Nat Energy. 2021; 6 (11): 1026-1034. doi: 10.1038/s41560-021-00920-8
Bu makale aşağıdaki malzemeden çoğaltılmıştır. Not: Malzeme uzunluk ve içerik için düzenlenmiş olabilir. Daha fazla bilgi için lütfen belirtilen kaynakla iletişime geçin.
Gönderme Zamanı:-22-2021 Kasım
