Plotësoni formularin e mëposhtëm dhe ne do t'ju dërgojmë me email versionin PDF të "Përmirësime të reja të teknologjisë për të kthyer dioksidin e karbonit në karburant të lëngshëm"
Dioksidi i karbonit (CO2) është produkt i djegies së lëndëve djegëse fosile dhe gazit më të zakonshëm serrë, i cili mund të kthehet në lëndë djegëse të dobishme në një mënyrë të qëndrueshme. Një mënyrë premtuese për të kthyer emetimet e CO2 në lëndë djegëse është një proces i quajtur reduktim elektrokimik. Por për të qenë komercialisht i zbatueshëm, 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 reaksionin 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 lartë në Departamentin e Shkencave Kimike në Berkeley Lab dhe një profesor i inxhinierisë kimike në Universitet. të Kalifornisë, Berkeley. Spell tha. "Ekipi ynë zbuloi se ju mund të përdorni mjedisin lokal të katalizatorit për të bërë truke të ndryshme për të siguruar këtë lloj selektiviteti."
Në studimet e mëparshme, studiuesit kanë krijuar kushte të sakta për të ofruar mjedisin më të mirë elektrik dhe kimik për krijimin e produkteve të pasura me karbon me vlerë komerciale. Por këto kushte janë në kundërshtim me kushtet që ndodhin natyrshëm në qelizat tipike të karburantit duke përdorur materiale përcjellëse me bazë uji.
Për të përcaktuar dizajnin që mund të përdoret në mjedisin e ujit të qelizave të karburantit, si pjesë e projektit të Qendrës së Inovacionit të Energjisë të Aleancës Liquid Sunshine të Ministrisë së Energjisë, Bell dhe ekipi i tij u kthyen në një shtresë të hollë jonomeri, e cila lejon ngarkesa të caktuara. molekulat (jonet) për të kaluar. Përjashtoni jonet e tjera. Për shkak të vetive të tyre kimike shumë selektive, ato janë veçanërisht të përshtatshme për të pasur një ndikim të fortë në mikromjedis.
Chanyeon Kim, një studiues postdoktoral në grupin Bell dhe autori i parë i punimit, propozoi veshjen e sipërfaqes së katalizatorëve të bakrit me dy jonomerë të zakonshëm, Nafion dhe Sustainion. Ekipi supozoi se duke vepruar kështu duhet të ndryshojë mjedisi pranë katalizatorit - duke 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 lëndë djegëse të lëngshme.
Studiuesit aplikuan një shtresë të hollë të secilit jonomer dhe një shtresë të dyfishtë prej dy jonomerësh në një film bakri të mbështetur nga një material polimer për të formuar një film, të cilin ata mund ta fusnin pranë njërit skaj të një qelize elektrokimike në formë dore. Gjatë injektimit të dioksidit të karbonit në bateri dhe aplikimit të tensionit, ata matën rrymën totale që kalon nëpër bateri. Më pas 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 reaksioni - më e lartë se 60% në rastin e pa veshur.
"Kjo shtresë sanduiç ofron më të mirën e të dy botëve: selektivitet të lartë të produktit dhe aktivitet të lartë," tha Bell. Sipërfaqja me dy shtresa nuk është e mirë vetëm 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 akumuluar në veshje direkt në majë të bakrit. Përveç kësaj, molekulat e ngarkuara negativisht që grumbullohen në rajonin midis dy jonomerëve do të prodhojnë aciditet lokal më të ulët. Ky kombinim kompenson kompensimet e përqendrimit që priren të ndodhin në mungesë të filmave jonomerë.
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 e jonomerit me dy shtresa, studiuesit arritën një rritje prej 250% në produktet e pasura me karbon në krahasim me bakrin e pa veshur dhe tensionin statik.
Megjithëse disa studiues fokusojnë punën e tyre në zhvillimin e katalizatorëve të rinj, zbulimi i katalizatorit nuk merr parasysh kushtet e funksionimit. Kontrolli i mjedisit në sipërfaqen e katalizatorit është një metodë e re dhe e ndryshme.
"Ne nuk dolëm me një katalizator krejtësisht të ri, por përdorëm të kuptuarit tonë të kinetikës së reagimit dhe përdorëm këtë njohuri për të na udhëhequr në të menduarit se si të ndryshojmë mjedisin e vendit të katalizatorit," tha Adam Weber, një inxhinier i lartë. Shkencëtarë në fushën e teknologjisë së energjisë në Berkeley Laboratories dhe bashkëautor i punimeve.
Hapi tjetër është zgjerimi i prodhimit të katalizatorëve të veshur. Eksperimentet paraprake të ekipit të Berkeley Lab përfshinin sisteme të vogla modele të sheshta, të cilat ishin shumë më të thjeshta se strukturat poroze me sipërfaqe të madhe që kërkoheshin për aplikime komerciale. “Nuk është e vështirë të aplikosh një shtresë në një sipërfaqe të sheshtë. Por metodat komerciale mund të përfshijnë veshjen e topave të vegjël të bakrit, "tha Bell. Shtimi i një shtrese të dytë të veshjes bëhet sfiduese. Një mundësi është që të përzihen dhe të depozitohen dy veshjet së bashku në një tretës dhe të shpresojmë që ato të ndahen kur tretësi të avullojë. 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 tjerë. Mikromjedis katalizator i personalizuar për reduktimin elektronik të CO2 në produkte me shumë karboni duke përdorur shtresë jonomere me dy shtresa në bakër. Nat Energy. 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
