Punan ang form sa ibaba at i -email namin sa iyo ang bersyon ng PDF ng "Bagong Pagpapabuti ng Teknolohiya upang I -convert ang Carbon Dioxide sa Liquid Fuel"
Ang Carbon Dioxide (CO2) ay ang produkto ng nasusunog na mga fossil fuels at ang pinaka -karaniwang greenhouse gas, na maaaring ma -convert pabalik sa mga kapaki -pakinabang na gasolina sa isang napapanatiling paraan. Ang isang promising na paraan upang mai -convert ang mga paglabas ng CO2 sa feed ng gasolina ay isang proseso na tinatawag na pagbawas ng electrochemical. Ngunit upang maging komersyal na mabubuhay, ang proseso ay kailangang mapabuti upang pumili o makagawa ng mas nais na mga produktong mayaman sa carbon. Ngayon, tulad ng iniulat sa journal Nature Energy, ang Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) ay nakabuo ng isang bagong pamamaraan upang mapagbuti ang ibabaw ng katalista ng tanso na ginamit para sa reaksyon ng pandiwang pantulong, sa gayon ay nadaragdagan ang pagpili ng proseso.
"Bagaman alam namin na ang tanso ay ang pinakamahusay na katalista para sa reaksyon na ito, hindi ito nagbibigay ng mataas na pagpili para sa nais na produkto," sabi ni Alexis, isang senior scientist sa Kagawaran ng Chemical Sciences sa Berkeley Lab at isang propesor ng kemikal na engineering sa University of California, Berkeley. Sabi ni spell. "Natagpuan ng aming koponan na maaari mong gamitin ang lokal na kapaligiran ng katalista upang gumawa ng iba't ibang mga trick upang magbigay ng ganitong uri ng pagpili."
Sa mga nakaraang pag-aaral, ang mga mananaliksik ay nagtatag ng tumpak na mga kondisyon upang magbigay ng pinakamahusay na kapaligiran sa kuryente at kemikal para sa paglikha ng mga produktong mayaman sa carbon na may komersyal na halaga. Ngunit ang mga kundisyong ito ay salungat sa mga kondisyon na natural na nangyayari sa mga karaniwang mga cell ng gasolina gamit ang mga materyales na nakabatay sa tubig.
Upang matukoy ang disenyo na maaaring magamit sa kapaligiran ng tubig ng cell ng gasolina, bilang bahagi ng proyekto ng Energy Innovation Center ng Liquid Sunshine Alliance ng Ministry of Energy, si Bell at ang kanyang koponan ay naging isang manipis na layer ng ionomer, na nagbibigay -daan sa ilang mga sisingilin na molekula (ions) na dumaan. Ibukod ang iba pang mga ions. Dahil sa kanilang lubos na napiling mga katangian ng kemikal, partikular na angkop ang mga ito para sa pagkakaroon ng isang malakas na epekto sa microenvironment.
Si Chanyeon Kim, isang postdoctoral researcher sa Bell Group at ang unang may -akda ng papel, na iminungkahi na amerikana ang ibabaw ng mga katalista ng tanso na may dalawang karaniwang ionomer, nafion at pagpapanatili. Ang koponan ay hypothesized na ang paggawa nito ay dapat baguhin ang kapaligiran malapit sa katalista-kabilang ang pH at ang dami ng tubig at carbon dioxide-sa ilang paraan upang idirekta ang reaksyon upang makabuo ng mga produktong mayaman sa carbon na madaling ma-convert sa mga kapaki-pakinabang na kemikal. Mga produkto at likidong gasolina.
Inilapat ng mga mananaliksik ang isang manipis na layer ng bawat ionomer at isang dobleng layer ng dalawang ionomer sa isang film na tanso na suportado ng isang materyal na polimer upang makabuo ng isang pelikula, na maaari nilang ipasok malapit sa isang dulo ng isang hugis na electrochemical cell. Kapag nag -iniksyon ng carbon dioxide sa baterya at nag -aaplay ng boltahe, sinukat nila ang kabuuang kasalukuyang dumadaloy sa baterya. Pagkatapos ay sinukat nila ang gas at likido na nakolekta sa katabing reservoir sa panahon ng reaksyon. Para sa two-layer case, nalaman nila na ang mga produktong mayaman sa carbon ay nagkakahalaga ng 80% ng enerhiya na natupok ng reaksyon-mas mataas kaysa sa 60% sa hindi natukoy na kaso.
"Ang patong ng sandwich na ito ay nagbibigay ng pinakamahusay sa parehong mga mundo: mataas na pagpili ng produkto at mataas na aktibidad," sabi ni Bell. Ang double-layer na ibabaw ay hindi lamang mabuti para sa mga produktong mayaman sa carbon, ngunit bumubuo din ng isang malakas na kasalukuyang sa parehong oras, na nagpapahiwatig ng pagtaas ng aktibidad.
Napagpasyahan ng mga mananaliksik na ang pinahusay na tugon ay ang resulta ng mataas na konsentrasyon ng CO2 na naipon sa patong nang direkta sa tuktok ng tanso. Bilang karagdagan, ang mga negatibong sisingilin na mga molekula na naipon sa rehiyon sa pagitan ng dalawang ionomer ay makagawa ng mas mababang lokal na kaasiman. Ang kumbinasyon na ito ay nag-offset ng mga trade-off ng konsentrasyon na may posibilidad na mangyari sa kawalan ng mga pelikulang ionomer.
Upang higit pang mapabuti ang kahusayan ng reaksyon, ang mga mananaliksik ay bumaling sa isang naunang napatunayan na teknolohiya na hindi nangangailangan ng isang ionomer film bilang isa pang pamamaraan upang madagdagan ang CO2 at PH: pulsed boltahe. Sa pamamagitan ng pag-apply ng pulsed boltahe sa double-layer ionomer coating, nakamit ng mga mananaliksik ang isang 250% na pagtaas sa mga produktong mayaman sa carbon kumpara sa uncoated tanso at static boltahe.
Bagaman ang ilang mga mananaliksik ay nakatuon ang kanilang gawain sa pagbuo ng mga bagong catalysts, ang pagtuklas ng katalista ay hindi isinasaalang -alang ang mga kondisyon ng operating. Ang pagkontrol sa kapaligiran sa ibabaw ng katalista ay isang bago at magkakaibang pamamaraan.
"Hindi kami nagkaroon ng isang ganap na bagong katalista, ngunit ginamit ang aming pag -unawa sa mga kinetikong reaksyon at ginamit ang kaalamang ito upang gabayan kami sa pag -iisip tungkol sa kung paano baguhin ang kapaligiran ng site ng katalista," sabi ni Adam Weber, isang senior engineer. Ang mga siyentipiko sa larangan ng teknolohiya ng enerhiya sa Berkeley Laboratories at co-may-akda ng mga papel.
Ang susunod na hakbang ay upang mapalawak ang paggawa ng mga coated catalysts. Ang paunang eksperimento ng koponan ng Berkeley Lab ay kasangkot sa mga maliliit na sistema ng modelo ng flat, na mas simple kaysa sa mga malalaking lugar na porous na istraktura na kinakailangan para sa mga komersyal na aplikasyon. "Hindi mahirap mag -aplay ng isang patong sa isang patag na ibabaw. Ngunit ang mga komersyal na pamamaraan ay maaaring kasangkot sa patong maliliit na bola ng tanso," sabi ni Bell. Ang pagdaragdag ng isang pangalawang layer ng patong ay nagiging mahirap. Ang isang posibilidad ay ang paghaluin at ideposito ang dalawang coatings nang magkasama sa isang solvent, at umaasa na maghiwalay sila kapag sumingaw ang solvent. Paano kung hindi nila? Nagtapos si Bell: "Kailangan lang nating maging mas matalino." Sumangguni kay Kim C, Bui JC, Luo X at iba pa. Ang na-customize na Catalyst Microenvironment para sa electro-pagbabawas ng CO2 sa mga produktong multi-carbon gamit ang double-layer ionomer coating sa tanso. Enerhiya ng nat. 2021; 6 (11): 1026-1034. doi: 10.1038/s41560-021-00920-8
Ang artikulong ito ay muling ginawa mula sa sumusunod na materyal. Tandaan: Ang materyal ay maaaring na -edit para sa haba at nilalaman. Para sa karagdagang impormasyon, mangyaring makipag -ugnay sa nabanggit na mapagkukunan.
Oras ng Mag-post: Nob-22-2021
