Vul die vorm hieronder in en ons sal vir jou die PDF-weergawe van "Nuwe tegnologieverbeterings om koolstofdioksied in vloeibare brandstof om te skakel" e-pos.
Koolstofdioksied (CO2) is die produk van die verbranding van fossielbrandstowwe en die mees algemene kweekhuisgas, wat op 'n volhoubare wyse weer in nuttige brandstof omgeskakel kan word. Een belowende manier om CO2-emissies in brandstoftoevoer om te skakel, is 'n proses wat elektrochemiese vermindering genoem word. Maar om kommersieel lewensvatbaar te wees, moet die proses verbeter word om meer gewenste koolstofryke produkte te kies of te produseer. Nou, soos berig in die joernaal Nature Energy, het Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) 'n nuwe metode ontwikkel om die oppervlak van die koperkatalisator wat vir die hulpreaksie gebruik word, te verbeter, en sodoende die selektiwiteit van die proses te verhoog.
"Alhoewel ons weet dat koper die beste katalisator vir hierdie reaksie is, bied dit nie hoë selektiwiteit vir die gewenste produk nie," het Alexis, 'n senior wetenskaplike in die Departement Chemiese Wetenskappe by Berkeley Lab en 'n professor in chemiese ingenieurswese aan die Universiteit gesê. van Kalifornië, Berkeley. Spell gesê. "Ons span het gevind dat jy die plaaslike omgewing van die katalisator kan gebruik om verskeie truuks te doen om hierdie soort selektiwiteit te verskaf."
In vorige studies het navorsers presiese toestande daargestel om die beste elektriese en chemiese omgewing te verskaf vir die skep van koolstofryke produkte met kommersiële waarde. Maar hierdie toestande is in stryd met die toestande wat natuurlik voorkom in tipiese brandstofselle wat watergebaseerde geleidende materiale gebruik.
Ten einde die ontwerp te bepaal wat in die brandstofselwateromgewing gebruik kan word, as deel van die Energy Innovation Centre-projek van die Ministerie van Energie se Liquid Sunshine Alliance, het Bell en sy span na 'n dun lagie ionomeer, wat sekere gelaaide molekules (ione) om deur te gaan. Sluit ander ione uit. As gevolg van hul hoogs selektiewe chemiese eienskappe, is hulle besonder geskik om 'n sterk impak op die mikro-omgewing te hê.
Chanyeon Kim, 'n nadoktorale navorser in die Bell-groep en die eerste skrywer van die referaat, het voorgestel om die oppervlak van koperkatalisatore te bedek met twee algemene ionomere, Nafion en Sustainion. Die span het veronderstel dat dit die omgewing naby die katalisator - insluitend die pH en die hoeveelheid water en koolstofdioksied - op een of ander manier sou verander om die reaksie te lei om koolstofryke produkte te produseer wat maklik in nuttige chemikalieë omgeskakel kan word. Produkte en vloeibare brandstof.
Die navorsers het 'n dun laag van elke ionomeer en 'n dubbellaag van twee ionomere op 'n koperfilm wat deur 'n polimeermateriaal ondersteun is, aangebring om 'n film te vorm, wat hulle naby die een kant van 'n handvormige elektrochemiese sel kon plaas. Wanneer koolstofdioksied in die battery ingespuit en spanning toegepas word, het hulle die totale stroom gemeet wat deur die battery vloei. Toe het hulle die gas en vloeistof gemeet wat in die aangrensende reservoir tydens die reaksie versamel is. Vir die twee-laag geval het hulle gevind dat koolstofryke produkte verantwoordelik was vir 80% van die energie wat deur die reaksie verbruik word—hoër as 60% in die onbedekte omhulsel.
"Hierdie toebroodjiebedekking bied die beste van albei wêrelde: hoë produkselektiwiteit en hoë aktiwiteit," het Bell gesê. Die dubbellaagoppervlak is nie net goed vir koolstofryke produkte nie, maar genereer terselfdertyd ook 'n sterk stroom, wat 'n toename in aktiwiteit aandui.
Die navorsers het tot die gevolgtrekking gekom dat die verbeterde reaksie die gevolg was van die hoë CO2-konsentrasie wat in die laag direk bo-op die koper opgehoop is. Boonop sal negatief gelaaide molekules wat in die gebied tussen die twee ionomere ophoop, laer plaaslike suurheid produseer. Hierdie kombinasie verreken die konsentrasie-afwykings wat geneig is om in die afwesigheid van ionomeerfilms te voorkom.
Ten einde die doeltreffendheid van die reaksie verder te verbeter, het die navorsers hulle tot 'n voorheen bewese tegnologie gewend wat nie 'n ionomeerfilm benodig as 'n ander metode om CO2 en pH te verhoog: gepulseerde spanning. Deur gepulseerde spanning op die dubbellaag-ionomeerbedekking toe te pas, het die navorsers 'n 250% toename in koolstofryke produkte behaal in vergelyking met onbedekte koper en statiese spanning.
Alhoewel sommige navorsers hul werk op die ontwikkeling van nuwe katalisators fokus, neem die ontdekking van die katalisator nie bedryfstoestande in ag nie. Die beheer van die omgewing op die katalisatoroppervlak is 'n nuwe en ander metode.
"Ons het nie met 'n heeltemal nuwe katalisator vorendag gekom nie, maar ons begrip van reaksiekinetika gebruik en hierdie kennis gebruik om ons te lei om te dink oor hoe om die omgewing van die katalisatorterrein te verander," het Adam Weber, 'n senior ingenieur, gesê. Wetenskaplikes op die gebied van energietegnologie by Berkeley Laboratories en mede-outeur van referate.
Die volgende stap is om die produksie van bedekte katalisators uit te brei. Die Berkeley Lab-span se voorlopige eksperimente het klein plat modelstelsels behels, wat baie eenvoudiger was as die groot-area poreuse strukture wat benodig word vir kommersiële toepassings. “Dit is nie moeilik om ’n deklaag op ’n plat oppervlak aan te wend nie. Maar kommersiële metodes kan behels dat klein koperballetjies bedek word,” het Bell gesê. Om 'n tweede laag laag by te voeg, word uitdagend. Een moontlikheid is om die twee bedekkings saam in 'n oplosmiddel te meng en neer te sit, en te hoop dat hulle skei wanneer die oplosmiddel verdamp. Wat as hulle dit nie doen nie? Bell het afgesluit: "Ons moet net slimmer wees." Verwys na Kim C, Bui JC, Luo X en ander. Pasgemaakte katalisator-mikro-omgewing vir elektro-reduksie van CO2 tot multi-koolstofprodukte deur gebruik te maak van dubbellaag-ionomeerbedekking op koper. Nat Energie. 2021;6(11):1026-1034. doi:10.1038/s41560-021-00920-8
Hierdie artikel is weergegee uit die volgende materiaal. Let wel: Die materiaal is moontlik vir lengte en inhoud geredigeer. Vir meer inligting, kontak asseblief die aangehaalde bron.
Postyd: 22 Nov 2021
