فناوری جدید تبدیل دی اکسید کربن به سوخت مایع را بهبود می بخشد

فرم زیر را پر کنید و ما نسخه PDF "پیشرفت های فناوری جدید را برای تبدیل دی اکسید کربن به سوخت مایع" برای شما ایمیل خواهیم کرد
دی اکسید کربن (CO2) محصول سوخت های فسیلی سوزاندن و رایج ترین گاز گلخانه ای است که می تواند به روش پایدار به سوخت های مفید تبدیل شود. یکی از راه های امیدوارکننده برای تبدیل انتشار CO2 به مواد اولیه سوخت ، فرایندی به نام کاهش الکتروشیمیایی است. اما برای اینکه از نظر تجاری قابل دوام باشد ، برای انتخاب یا تولید محصولات غنی تر از کربن ، باید این روند بهبود یابد. اکنون ، همانطور که در ژورنال Nature Energy گزارش شده است ، آزمایشگاه ملی لارنس برکلی (آزمایشگاه برکلی) روش جدیدی را برای بهبود سطح کاتالیزور مس که برای واکنش کمکی استفاده می شود ، تهیه کرده است ، در نتیجه انتخاب این روند را افزایش می دهد.
الکسیس ، دانشمند ارشد گروه علوم شیمیایی در آزمایشگاه برکلی و یک استاد مهندسی شیمی در دانشگاه کالیفرنیا ، برکلی گفت: "اگرچه ما می دانیم که مس بهترین کاتالیزور برای این واکنش است ، اما انتخابی را برای محصول مورد نظر فراهم نمی کند." طلسم گفت. "تیم ما دریافت که شما می توانید از محیط محلی کاتالیزور برای انجام ترفندهای مختلف برای ارائه این نوع انتخاب استفاده کنید."
در مطالعات قبلی ، محققان شرایط دقیقی را برای تأمین بهترین محیط الکتریکی و شیمیایی برای ایجاد محصولات غنی از کربن با ارزش تجاری ایجاد کرده اند. اما این شرایط مغایر با شرایطی است که به طور طبیعی در سلولهای سوخت معمولی با استفاده از مواد رسانا مبتنی بر آب رخ می دهد.
به منظور تعیین طرحی که می توان در محیط آب سلول سوخت استفاده کرد ، به عنوان بخشی از پروژه مرکز نوآوری انرژی از اتحاد آفتاب مایع وزارت انرژی ، بل و تیم وی به یک لایه نازک از یونومر روی آوردند ، که اجازه می دهد مولکول های بارگذاری شده خاصی (یون ها) از آن عبور کنند. یونهای دیگر را حذف کنید. با توجه به خصوصیات شیمیایی بسیار انتخابی ، آنها به ویژه برای تأثیر قوی در ریز محیط زیست مناسب هستند.
چانئون کیم ، یک محقق فوق دکترا در گروه بل و اولین نویسنده مقاله ، پیشنهاد کرد که سطح کاتالیزورهای مس را با دو یورومر مشترک ، nafion و پایداری بپوشاند. این تیم فرض کرد که انجام این کار باید محیط را در نزدیکی کاتالیزور تغییر دهد-از جمله pH و میزان آب و دی اکسید کربن-به نوعی برای هدایت واکنش به تولید محصولات غنی از کربن که می توانند به راحتی به مواد شیمیایی مفید تبدیل شوند. محصولات و سوخت های مایع.
محققان یک لایه نازک از هر یونومر و یک لایه دوتایی از دو یومر را به یک فیلم مسی که توسط یک ماده پلیمری پشتیبانی می شود ، برای تشکیل یک فیلم به کار بردند که می توانند نزدیک یک انتهای یک سلول الکتروشیمیایی دست شکل قرار دهند. آنها هنگام تزریق دی اکسید کربن به باتری و استفاده از ولتاژ ، کل جریان جریان را از طریق باتری اندازه گیری کردند. سپس آنها گاز و مایع جمع آوری شده در مخزن مجاور را در طول واکنش اندازه گیری کردند. برای مورد دو لایه ، آنها دریافتند که محصولات غنی از کربن 80 ٪ از انرژی مصرفی در اثر واکنش را به خود اختصاص داده اند-در مورد بدون پوشش ، از 60 ٪ بالاتر.
بل گفت: "این پوشش ساندویچ بهترین های هر دو جهان را فراهم می کند: انتخاب محصول بالا و فعالیت زیاد." سطح دو لایه نه تنها برای محصولات غنی از کربن مناسب است ، بلکه در همان زمان جریان قوی را نیز ایجاد می کند و این نشانگر افزایش فعالیت است.
محققان نتیجه گرفتند که پاسخ بهبود یافته نتیجه غلظت بالای CO2 انباشته شده در پوشش مستقیم در بالای مس بود. علاوه بر این ، مولکولهای با بار منفی که در منطقه بین دو یونومر جمع می شوند ، اسیدیته محلی کمتری تولید می کنند. این ترکیب از مبادلات غلظت که در غیاب فیلم های یونومر اتفاق می افتد ، جبران می کند.
به منظور بهبود بیشتر کارآیی واکنش ، محققان به یک فناوری قبلاً اثبات شده که نیازی به یک فیلم یونومر به عنوان روش دیگری برای افزایش CO2 و PH: ولتاژ پالس ندارد ، روی آوردند. محققان با استفاده از ولتاژ پالس در پوشش یونومر دو لایه ، 250 ٪ افزایش در محصولات غنی از کربن را در مقایسه با مس و ولتاژ استاتیک بدون پوشش به دست آوردند.
اگرچه برخی از محققان کار خود را بر توسعه کاتالیزورهای جدید متمرکز می کنند ، اما کشف کاتالیزور شرایط عملیاتی را در نظر نمی گیرد. کنترل محیط بر روی سطح کاتالیزور روشی جدید و متفاوت است.
آدام وبر ، مهندس ارشد گفت: "ما به یک کاتالیزور کاملاً جدید نرسیدیم ، اما از درک خود از سینتیک واکنش استفاده کردیم و از این دانش برای راهنمایی ما در فکر کردن در مورد چگونگی تغییر محیط سایت کاتالیزور استفاده کردیم." دانشمندان در زمینه فناوری انرژی در آزمایشگاه های برکلی و نویسنده مقالات.
مرحله بعدی گسترش تولید کاتالیزورهای روکش شده است. آزمایش های اولیه تیم آزمایشگاه برکلی شامل سیستم های مدل کوچک مسطح ، که بسیار ساده تر از ساختارهای متخلخل در منطقه بزرگ مورد نیاز برای کاربردهای تجاری بودند. بل گفت: "استفاده از پوشش روی یک سطح صاف دشوار نیست. اما روش های تجاری ممکن است شامل پوشش توپ های کوچک مس باشد." اضافه کردن یک لایه دوم پوشش چالش برانگیز می شود. یک احتمال این است که دو پوشش را در یک حلال مخلوط و واریز کنید و امیدواریم که هنگام تبخیر حلال از هم جدا شوند. اگر آنها این کار را نکنند؟ بل نتیجه گرفت: "ما فقط باید باهوش تر باشیم." به Kim C ، Bui JC ، Luo X و دیگران مراجعه کنید. ریز محیط زیست کاتالیزور سفارشی برای کاهش الکتروار CO2 به محصولات چند کربن با استفاده از پوشش یونومر دو لایه روی مس. انرژی طبیعی. 2021 ؛ 6 (11): 1026-1034. doi: 10.1038/S41560-021-00920-8
این مقاله از مطالب زیر بازتولید شده است. توجه: این مواد ممکن است برای طول و محتوا ویرایش شده باشد. برای اطلاعات بیشتر ، لطفاً با منبع ذکر شده تماس بگیرید.