Isi formulir ing ngisor iki lan kita bakal ngirim email versi PDF saka "Perbaikan teknologi anyar kanggo ngowahi karbon dioksida dadi bahan bakar cair"
Karbon dioksida (CO2) minangka produk saka pembakaran bahan bakar fosil lan gas omah kaca sing paling umum, sing bisa diowahi maneh dadi bahan bakar sing migunani kanthi cara sing lestari. Salah sawijining cara sing apik kanggo ngowahi emisi CO2 dadi bahan bakar yaiku proses sing diarani pengurangan elektrokimia. Nanging supaya bisa sacara komersial, proses kasebut kudu ditingkatake kanggo milih utawa ngasilake produk sing sugih karbon sing dikarepake. Saiki, kaya sing dilaporake ing jurnal Nature Energy, Laboratorium Nasional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) wis ngembangake cara anyar kanggo nambah permukaan katalis tembaga sing digunakake kanggo reaksi tambahan, saéngga nambah selektivitas proses kasebut.
"Sanajan kita ngerti yen tembaga minangka katalis paling apik kanggo reaksi iki, nanging ora menehi selektivitas dhuwur kanggo produk sing dikarepake," ujare Alexis, ilmuwan senior ing Departemen Ilmu Kimia ing Berkeley Lab lan profesor teknik kimia ing Universitas. saka California, Berkeley. Ejaan ngandika. "Tim kita nemokake manawa sampeyan bisa nggunakake lingkungan lokal katalis kanggo nindakake macem-macem trik kanggo nyedhiyakake selektivitas kaya iki."
Ing panaliten sadurunge, peneliti wis netepake kahanan sing tepat kanggo nyedhiyakake lingkungan listrik lan kimia sing paling apik kanggo nggawe produk sing sugih karbon kanthi nilai komersial. Nanging kahanan kasebut bertentangan karo kahanan sing alami ing sel bahan bakar khas nggunakake bahan konduktif adhedhasar banyu.
Kanggo nemtokake desain sing bisa digunakake ing lingkungan banyu sel bahan bakar, minangka bagéan saka proyek Pusat Inovasi Energi saka Aliansi Sinar Matahari Cairan Kementerian Energi, Bell lan tim dadi lapisan ionomer sing tipis, sing ngidini ngisi daya tartamtu. molekul (ion) kanggo ngliwati. Ngilangi ion liyane. Amarga sifat kimia sing paling selektif, dheweke cocog banget kanggo nduwe pengaruh sing kuat ing lingkungan mikro.
Chanyeon Kim, peneliti postdoctoral ing grup Bell lan penulis pisanan saka kertas, ngajokaken kanggo nutupi permukaan katalis tembaga karo loro ionomer umum, Nafion lan Sustainion. Tim kasebut duwe hipotesis yen nglakoni kudu ngganti lingkungan sing cedhak karo katalis-kalebu pH lan jumlah banyu lan karbon dioksida-ing sawetara cara kanggo ngarahake reaksi kanggo ngasilake produk sing sugih karbon sing bisa gampang diowahi dadi bahan kimia sing migunani. Produk lan bahan bakar cair.
Para peneliti ngetrapake lapisan tipis saben ionomer lan lapisan kaping pindho saka rong ionomer menyang film tembaga sing didhukung dening bahan polimer kanggo mbentuk film, sing bisa dilebokake ing cedhak siji ujung sel elektrokimia sing bentuke tangan. Nalika nyuntikake karbon dioksida menyang baterei lan ngetrapake voltase, padha ngukur arus total sing mili liwat baterei. Banjur padha ngukur gas lan cairan sing diklumpukake ing reservoir jejer nalika reaksi kasebut. Kanggo kasus rong lapisan, dheweke nemokake manawa produk sing sugih karbon nyumbang 80% energi sing dikonsumsi dening reaksi kasebut-luwih saka 60% ing kasus sing ora dilapisi.
"Lapisan sandwich iki nyedhiyakake sing paling apik ing donya: selektivitas produk sing dhuwur lan aktivitas sing dhuwur," ujare Bell. Lumahing lapisan kaping pindho ora mung apik kanggo produk sing sugih karbon, nanging uga ngasilake arus sing kuat ing wektu sing padha, sing nuduhake peningkatan aktivitas.
Para panaliti nyimpulake yen respon sing luwih apik yaiku asil konsentrasi CO2 sing dhuwur ing lapisan langsung ing ndhuwur tembaga. Kajaba iku, molekul muatan negatif sing nglumpukake ing wilayah antarane loro ionomer bakal ngasilake kaasaman lokal sing luwih murah. Kombinasi iki ngimbangi pertukaran konsentrasi sing cenderung kedadeyan nalika ora ana film ionomer.
Supaya luwih ningkatake efisiensi reaksi kasebut, para peneliti nguripake teknologi sing wis kabukten sadurunge sing ora mbutuhake film ionomer minangka cara liya kanggo nambah CO2 lan pH: tegangan pulsa. Kanthi ngetrapake voltase pulsa menyang lapisan ionomer lapisan kaping pindho, para peneliti entuk kenaikan 250% ing produk sing sugih karbon dibandhingake karo tembaga sing ora dilapisi lan tegangan statis.
Senajan sawetara peneliti fokus karya ing pangembangan katalis anyar, panemuan katalis ora njupuk menyang akun kondisi operasi. Ngontrol lingkungan ing permukaan katalis minangka cara anyar lan beda.
"We durung teka munggah karo katalis rampung anyar, nanging digunakake pemahaman kinetika reaksi lan digunakake kawruh iki kanggo nuntun kita ing mikir bab carane ngganti lingkungan situs katalis,"Sa Adam Weber, a engineer senior. Ilmuwan ing bidang teknologi energi ing Laboratorium Berkeley lan co-penulis makalah.
Langkah sabanjure yaiku ngembangake produksi katalis sing dilapisi. Eksperimen awal tim Berkeley Lab melu sistem model flat cilik, sing luwih gampang tinimbang struktur keropos area gedhe sing dibutuhake kanggo aplikasi komersial. "Ora angel ngetrapake lapisan ing permukaan sing rata. Nanging cara komersial bisa uga melu nutupi bal tembaga cilik, "ujare Bell. Nambahake lapisan liya saka lapisan dadi tantangan. Siji kamungkinan kanggo nyampur lan simpenan loro kemul bebarengan ing solvent, lan pangarep-arep sing padha misahake nalika solvent evaporates. Apa yen ora? Bell nyimpulake: "Kita mung kudu luwih pinter." Waca Kim C, Bui JC, Luo X lan liya-liyane. Lingkungan mikro katalis khusus kanggo pangurangan elektro CO2 dadi produk multi-karbon nggunakake lapisan ionomer lapisan kaping pindho ing tembaga. Energi Nat. 2021;6(11):1026-1034. doi: 10.1038/s41560-021-00920-8
Artikel iki direproduksi saka materi ing ngisor iki. Cathetan: Materi bisa uga wis diowahi kanggo dawa lan isi. Kanggo informasi luwih lengkap, hubungi sumber sing dikutip.
Wektu kirim: Nov-22-2021
