Vul die onderstaande vorm in en ons sal u die PDF -weergawe van “Nuwe tegnologieverbeterings stuur om koolstofdioksied in vloeibare brandstof te omskep”
Koolstofdioksied (CO2) is die produk van brandende fossielbrandstowwe en die algemeenste kweekhuisgas, wat op 'n volhoubare manier in nuttige brandstof omgeskakel kan word. Een belowende manier om CO2 -uitstoot in brandstofvoer te omskep, is 'n proses genaamd elektrochemiese vermindering. Maar om kommersieel lewensvatbaar te wees, moet die proses verbeter word om meer gewenste koolstofryke produkte te kies of te produseer. Soos berig in die vaktydskrif 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 'n hoë selektiwiteit vir die gewenste produk nie," sê Alexis, 'n senior wetenskaplike in die Departement Chemiese Wetenskappe in Berkeley Lab en 'n professor in chemiese ingenieurswese aan die Universiteit van Kalifornië, Berkeley. Spel gesê. 'Ons span het gevind dat u die plaaslike omgewing van die katalisator kan gebruik om verskillende truuks te doen om hierdie soort selektiwiteit te bied.'
In vorige studies het navorsers presiese toestande vasgestel om die beste elektriese en chemiese omgewing te bied om koolstofryke produkte met kommersiële waarde te skep. Maar hierdie toestande is in stryd met die toestande wat natuurlik in tipiese brandstofselle voorkom met behulp van geleidende materiale op water.
Om die ontwerp wat in die brandstofselwateromgewing gebruik kan word, te bepaal, as deel van die Energy Innovation Centre -projek van die Ministerie van Energie se Liquid Sunshine Alliance, het Bell en sy span hom tot 'n dun laag ionomeer, wat sekere gelaaide molekules (ione) deurgaan, deurgemaak. Sluit ander ione uit. As gevolg van hul hoogs selektiewe chemiese eienskappe, is hulle veral geskik om 'n sterk invloed op die mikro -omgewing te hê.
Chanyeon Kim, 'n postdoktorale navorser in die Bell Group en die eerste skrywer van die koerant, het voorgestel om die oppervlak van koperkatalisators met twee algemene ionomere, Nafion en Sustainion, te bedek. Die span het aangevoer dat dit die omgewing naby die katalisator moet verander-insluitend die pH en die hoeveelheid water en koolstofdioksied-op een of ander manier om die reaksie te rig 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 dubbele laag twee ionomere op 'n koperfilm wat deur 'n polimeermateriaal ondersteun is, aangebring om 'n film te vorm, wat hulle naby die een punt van 'n handvormige elektrochemiese sel kon invoeg. Wanneer hulle koolstofdioksied in die battery ingespuit en spanning aanwend, het hulle die totale stroom wat deur die battery vloei, gemeet. Daarna het hulle die gas en vloeistof wat tydens die reaksie in die aangrensende reservoir versamel is, gemeet. Vir die tweelaagse geval het hulle gevind dat koolstofryke produkte 80% van die energie wat deur die reaksie verbruik word, uitmaak-hoër as 60% in die onbedekte geval.
“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 ook 'n sterk stroom terselfdertyd, wat 'n toename in aktiwiteit aandui.
Die navorsers het tot die gevolgtrekking gekom dat die verbeterde respons die resultaat was van die hoë CO2 -konsentrasie wat in die deklaag direk bo -op die koper opgehoop is. Daarbenewens sal negatief gelaaide molekules wat in die streek tussen die twee ionomere ophoop, laer plaaslike suurgehalte lewer. Hierdie kombinasie vergoed die konsentrasie-inruilings wat geneig is om te voorkom in die afwesigheid van ionomeerfilms.
Om die doeltreffendheid van die reaksie verder te verbeter, het die navorsers hom tot 'n voorheen beproefde tegnologie wat nie 'n ionomeerfilm benodig nie, as 'n ander metode om CO2 en pH: gepulseerde spanning te verhoog, verander. Deur gepulseerde spanning op die dubbellaag-ionomeerbedekking toe te pas, het die navorsers 'n toename van 250% 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 die operasionele omstandighede 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 na te dink oor hoe om die omgewing van die katalisatorwebwerf 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 voorlopige eksperimente van die Berkeley-laboratoriumspan het klein, plat modelstelsels behels, wat baie eenvoudiger was as die poreuse strukture wat groot nodig is vir kommersiële toepassings. “Dit is nie moeilik om 'n deklaag op 'n plat oppervlak toe te pas nie. Maar kommersiële metodes kan klein koperballe bedek,” het Bell gesê. Dit is uitdagend om 'n tweede laag deklaag by te voeg. Een moontlikheid is om die twee bedekkings in 'n oplosmiddel saam te meng en te deponeer, en hoop dat dit 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 andere. Aangepaste katalisator-mikro-omgewing vir elektro-reduksie van CO2 tot multi-koolstofprodukte met behulp van dubbellaag-ionomeerbedekking op koper. Nat Energy. 2021; 6 (11): 1026-1034. doi: 10.1038/s41560-021-00920-8
Hierdie artikel word uit die volgende materiaal weergegee. Opmerking: die materiaal is moontlik geredigeer vir lengte en inhoud. Vir meer inligting, kontak die aangehaalde bron.
Postyd: Nov-22-2021
