Plotësoni formularin më poshtë dhe ne do t'ju dërgojmë me email versionin PDF të "Përmirësimeve të reja të teknologjisë për të kthyer dioksidin e karbonit në karburant të lëngshëm"
Dioksidi i karbonit (CO2) është produkt i karburanteve fosile të djegura dhe gazit më të zakonshëm serë, i cili mund të shndërrohet përsëri në karburante të dobishme në një mënyrë të qëndrueshme. Një mënyrë premtuese për të shndërruar emetimet e CO2 në lëndë ushqyese të karburantit është një proces i quajtur ulje elektrokimike. Por për të qenë i zbatueshëm në tregti, procesi duhet të përmirësohet për të zgjedhur ose prodhuar produkte më të dëshiruara të pasura me karbon. Tani, siç raportohet në revistën Nature Energy, Laboratori Kombëtar Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) ka zhvilluar një metodë të re për të përmirësuar sipërfaqen e katalizatorit të bakrit të përdorur për reagimin ndihmës, duke rritur kështu selektivitetin e procesit.
"Megjithëse ne e dimë se bakri është katalizatori më i mirë për këtë reagim, ai nuk siguron selektivitet të lartë për produktin e dëshiruar," tha Alexis, një shkencëtar i vjetër në Departamentin e Shkencave Kimike në Berkeley Lab dhe një profesor i inxhinierisë kimike në Universitetin e Kalifornisë, Berkeley. Tha magji. "Ekipi ynë zbuloi se ju mund të përdorni mjedisin lokal të katalizatorit për të bërë hile të ndryshme për të siguruar këtë lloj selektiviteti."
Në studimet e mëparshme, studiuesit kanë krijuar kushte të sakta për të siguruar mjedisin më të mirë elektrik dhe kimik për krijimin e produkteve të pasura me karbon me vlerë tregtare. Por këto kushte janë në kundërshtim me kushtet që ndodhin natyrisht në qelizat tipike të karburantit duke përdorur materiale përçuese të bazuara në ujë.
Për të përcaktuar modelin që mund të përdoret në mjedisin e ujit të qelizave të karburantit, si pjesë e projektit të Qendrës së Inovacionit të Energjisë së Ministrisë së Energjisë së Liquid Sunshine Aleanca, Bell dhe ekipi i tij u kthyen në një shtresë të hollë të jonomerit, i cili lejon të kalojnë molekula të caktuara të ngarkuara (jonet). Përjashtojnë jonet e tjerë. Për shkak të vetive të tyre kimike shumë selektive, ato janë veçanërisht të përshtatshme për të pasur një ndikim të fortë në mikro mjedisin.
Chanyeon Kim, një studiues postdoktoral në grupin Bell dhe autori i parë i punimit, propozoi të veshë sipërfaqen e katalizatorëve të bakrit me dy jonomerë të zakonshëm, Nafion dhe Sustainion. Ekipi hipotezoi se duke bërë kështu duhet të ndryshojë mjedisin afër katalizatorit-përfshirë pH dhe sasinë e ujit dhe dioksidit të karbonit-në një farë mënyre për të drejtuar reagimin për të prodhuar produkte të pasura me karbon që mund të shndërrohen lehtësisht në kimikate të dobishme. Produkte dhe karburant të lëngshëm.
Studiuesit aplikuan një shtresë të hollë të secilit jonomer dhe një shtresë të dyfishtë të dy jonomerëve në një film bakri të mbështetur nga një material polimer për të formuar një film, të cilin ata mund ta futnin afër një skaji të një qelize elektrokimike në formë dore. Kur injektojnë dioksid karboni në bateri dhe duke aplikuar tension, ata matën rrymën totale që rrjedh përmes baterisë. Pastaj ata matën gazin dhe lëngun e mbledhur në rezervuarin ngjitur gjatë reaksionit. Për rastin me dy shtresa, ata zbuluan se produktet e pasura me karbon përbënin 80% të energjisë së konsumuar nga reagimi-më i lartë se 60% në rastin e pa veshur.
"Kjo shtresë sanduiç siguron më të mirën nga të dy botët: selektiviteti i lartë i produkteve dhe aktiviteti i lartë," tha Bell. Sipërfaqja me dy shtresa nuk është vetëm e mirë për produktet e pasura me karbon, por gjithashtu gjeneron një rrymë të fortë në të njëjtën kohë, duke treguar një rritje të aktivitetit.
Studiuesit arritën në përfundimin se përgjigja e përmirësuar ishte rezultat i përqendrimit të lartë të CO2 të grumbulluar në shtresë direkt në krye të bakrit. Për më tepër, molekulat e ngarkuara negativisht që grumbullohen në rajon midis dy jonomerëve do të prodhojnë aciditet më të ulët lokal. Ky kombinim kompenson tregtinë e përqendrimit që priren të ndodhin në mungesë të filmave jonomer.
Për të përmirësuar më tej efikasitetin e reagimit, studiuesit iu drejtuan një teknologjie të provuar më parë që nuk kërkon një film jonomer si një metodë tjetër për të rritur CO2 dhe pH: tension pulsues. Duke aplikuar tension pulsues në veshjen jonomer me dy shtresa, studiuesit arritën një rritje prej 250% të produkteve të pasura me karbon në krahasim me bakrin e pa veshur dhe tensionin statik.
Edhe pse disa studiues përqendrojnë punën e tyre në zhvillimin e katalizatorëve të rinj, zbulimi i katalizatorit nuk merr parasysh kushtet e funksionimit. Kontrollimi i mjedisit në sipërfaqen e katalizatorit është një metodë e re dhe e ndryshme.
"Ne nuk kemi dalë me një katalizator plotësisht të ri, por përdorëm kuptimin tonë për kinetikën e reagimit dhe e përdorëm këtë njohuri për të na udhëhequr në mendimin se si të ndryshojmë mjedisin e sitit të katalizatorit," tha Adam Weber, një inxhinier i vjetër. Shkencëtarët në fushën e teknologjisë së energjisë në Laboratorët Berkeley dhe bashkëautor i letrave.
Hapi tjetër është zgjerimi i prodhimit të katalizatorëve të veshur. Eksperimentet paraprake të ekipit të laboratorit Berkeley përfshinin sisteme të vogla modeli të sheshtë, të cilat ishin shumë më të thjeshta se strukturat poroze të zonës së madhe të kërkuara për aplikime tregtare. "Nuk është e vështirë të zbatosh një shtresë në një sipërfaqe të sheshtë. Por metodat tregtare mund të përfshijnë veshjen e topave të bakrit të vegjël," tha Bell. Shtimi i një shtrese të dytë të veshjes bëhet sfiduese. Një mundësi është që të përzieni dhe depozitoni të dy veshjet së bashku në një tretës, dhe të shpresoni që ato të ndahen kur tretësi avullon. Po sikur të mos e bëjnë? Bell përfundoi: "Ne thjesht duhet të jemi më të zgjuar". Referojuni Kim C, Bui JC, Luo X dhe të tjerët. Mikro mjedisi i personalizuar i katalizatorit për elektro-zvogëlimin e CO2 në produkte me shumë karbon duke përdorur veshjen jonomer me dy shtresa në bakër. Energjia e Nat. 2021; 6 (11): 1026-1034. doi: 10.1038/s41560-021-00920-8
Ky artikull është riprodhuar nga materiali i mëposhtëm. Shënim: Materiali mund të jetë redaktuar për gjatësinë dhe përmbajtjen. Për më shumë informacion, ju lutemi kontaktoni burimin e cituar.
Koha e Postimit: Nëntor-22-2021
