Popunite donji obrazac i e-poštu ćemo vam poslati PDF verziju "Nova poboljšanja tehnologije za pretvaranje ugljičnog dioksida u tekuće gorivo"
Ugljični dioksid (CO2) je proizvod sagorijevanja fosilnih goriva i najčešćih stakleničkih plinova, koji se može pretvoriti u korisna goriva na održiv način. Jedan obećavajući način pretvorbe emisije CO2 u ured za gorivo je proces pod nazivom Elektrohemijsko smanjenje. Ali da bude komercijalno održiv, postupak treba poboljšati za odabir ili stvaranje željenih proizvoda bogate ugljikom. Sada, kako je izviješteno u novinarskoj energiji, Lawrence Berkeley Nacionalna laboratorija (Berkeley Lab) razvila je novu metodu za poboljšanje površine bakrenog katalizatora koji se koristi za pomoćnu reakciju, čime se povećava selektivnost procesa.
"Iako znamo da je bakar najbolji katalizator za ovu reakciju, ne pruža visoku selektivnost za željeni proizvod", rekao je Alexis, viši naučnik u Kaliforniji Berkeley i profesora hemijskog inženjerstva na Kaliforniji, Berkeley. Karolija je rekla. "Naš tim je utvrdio da možete koristiti lokalno okruženje katalizatora da obavljaju različite trikove za pružanje ove vrste selektivnosti."
U prethodnim studijama, istraživači su uspostavili precizne uslove za pružanje najboljeg električnog i hemijskog okruženja za stvaranje proizvođača bogate ugljikom sa komercijalnom vrijednošću. Ali ovi su uvjeti suprotni uvjetima koji se prirodno javljaju u tipičnim gorivnim ćelijama koristeći vodene vodovodne materijale.
Da bi se utvrdio dizajn koji se može koristiti u vodovodnom okruženju za gorivo, u okviru projekta energetskog inovacijskog centra, tekućih sunce za sunčanje Ministarstva energetike, Bell i njegov tim pretvorili su se u tanki sloj Ionomer, koji omogućava prolazak određenih punjenih molekula (ioni). Izuzeti ostale jone. Zbog svojih visoko selektivnih hemijskih svojstava, posebno su pogodni za snažan utjecaj na mikroenvironment.
Chanyeon Kim, postdoktorski istraživač u Bell grupi i prvi autor papira, predložio je da kapi površinu bakrenih katalizatora sa dva zajednička ionomera, nafiona i održivanja. Tim je hipotezirao da bi to trebalo promijeniti okruženje u blizini katalizatora - uključujući pH i količinu vode i ugljičnog dioksida - na neki način da se izradi reakcijske proizvode koji se mogu lako pretvoriti u korisne kemikalije. Proizvodi i tečna goriva.
Istraživači su primijenili tanki sloj svakog ionomer i dvostruki sloj dva ionomera na bakreni film koji podržava polimer koji će formirati film, koji bi mogli umetnuti blizu jednog kraja elektrohemijske ćelije u obliku ručnog oblika. Prilikom ubrizgavanja ugljičnog dioksida u bateriju i nanošenje napona, izmjerili su ukupnu struju koja teče kroz bateriju. Zatim su izmjerili plin i tekućinu prikupljene u susjednom rezervoaru tokom reakcije. Za dvoslojni slučaj otkrili su da su proizvodi koji su bogate ugljikom činili 80% energije koje je potrošila reakcijom - veća od 60% u nekomcanom slučaju.
"Ovaj sendvič premaz pruža najbolje od oba svijeta: visoku selektivnost proizvoda i visoku aktivnost", rekao je Bell. Dvoslojna površina nije dobra samo za proizvode bogate ugljikom, već i istovremeno stvara snažnu struju, što ukazuje na povećanje aktivnosti.
Istraživači su zaključili da je poboljšani odgovor rezultat visoke koncentracije CO2 nakupljene u prevlakom direktno na vrhu bakra. Pored toga, negativno nabijene molekule koji se nakupljaju u regionu između dva ionomera proizvest će niže lokalne kiselosti. Ova kombinacija nadoknade koncentracionih kompromisa koji se obično pojavljuju u nedostatku ionomernih filmova.
Da bi se dodatno poboljšala efikasnost reakcije, istraživači su se okrenuli prethodno dokazanoj tehnologiji koja ne zahtijeva ionomer film kao drugu metodu za povećanje CO2 i pH: pulsirani napon. Primjenom pulskog napona na dvostruki sloj ionomer premaz, istraživači su postigli 250% povećanja proizvođača bogate ugljikom u odnosu na neupadljive bakrene i statički napon.
Iako neki istraživači fokusiraju svoj rad na razvoju novih katalizatora, otkriće katalizatora ne uzima u obzir radnu uslove. Kontrola okruženja na površini katalizatora je nova i drugačija metoda.
"Nismo smislili potpuno novi katalizator, već smo koristili svoje razumevanje reakcijskog kinetike i koristili ovo znanje da bismo nas vodili u razmišljanju o tome kako promeniti okruženje katalizatora", rekao je Adam Weber, viši inženjer. Naučnici iz oblasti energetske tehnologije na Berkeley laboratorijama i koautoru radova.
Sljedeći korak je proširenje proizvodnje obloženih katalizatora. Preliminarni eksperimenti u Laboratoriji Berkeley uključivali su male ravne sisteme modela, koji su bili mnogo jednostavniji od poroznih struktura velikog područja potrebne za komercijalne aplikacije. "Nije teško primijeniti premaz na ravnu površinu. Ali komercijalne metode mogu uključivati sitne bakrene bakrene kuglice", rekao je Bell. Dodavanje drugog sloja premaza postaje izazovan. Jedna je mogućnost miješanja i položiti dva premaza zajedno u otapalu i nadati se da će se odvojiti kada solvent isparava. Šta ako ne? Zaključeno je zvono: "Samo moramo biti pametniji." Pogledajte Kim C, Bui JC, Luo X i druge. Prilagođeni katalizator Microenvironment za elektro-smanjenje CO2 do više ugljičnih proizvoda pomoću dvoslojnog ionomera premaza na bakper. 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 dužinu i sadržaj. Za više informacija obratite se citiranom izvoru.
Vrijeme objavljivanja: Nov-22-2021
