Sulati ang porma sa ubos ug among i-email kanimo ang PDF nga bersyon sa “Bag-ong mga kalamboan sa teknolohiya aron mabag-o ang carbon dioxide ngadto sa likido nga gasolina”
Ang carbon dioxide (CO2) produkto sa pagsunog sa mga fossil fuel ug ang labing komon nga greenhouse gas, nga mahimong mabag-o balik ngadto sa mapuslanong mga fuel sa usa ka malungtarong paagi. Usa ka maayong paagi sa pag-convert sa mga emisyon sa CO2 ngadto sa feedstock sa gasolina mao ang proseso nga gitawag og electrochemical reduction. Apan aron mahimong komersyal nga mabuhi, ang proseso kinahanglan nga pauswagon aron mapili o makahimo og mas gitinguha nga mga produkto nga dato sa carbon. Karon, sama sa gitaho sa journal nga Nature Energy, ang Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) nakaugmad og usa ka bag-ong pamaagi aron mapaayo ang nawong sa copper catalyst nga gigamit alang sa auxiliary reaction, sa ingon nagdugang sa selectivity sa proseso.
“Bisan tuod nahibal-an nato nga ang tumbaga mao ang pinakamaayong catalyst para niining reaksyon, dili kini makahatag og taas nga selectivity para sa gitinguhang produkto,” matod ni Alexis, usa ka senior scientist sa Department of Chemical Sciences sa Berkeley Lab ug usa ka propesor sa chemical engineering sa University of California, Berkeley. Matod ni Spell. “Nakaplagan sa among team nga magamit nimo ang lokal nga palibot sa catalyst aron makahimo og lain-laing mga limbong aron mahatag kini nga matang sa selectivity.”
Sa mga nangaging pagtuon, ang mga tigdukiduki nakamugna og tukmang mga kondisyon aron makahatag sa labing maayong elektrikal ug kemikal nga palibot alang sa pagmugna og mga produkto nga dato sa carbon nga adunay komersyal nga bili. Apan kini nga mga kondisyon sukwahi sa mga kondisyon nga natural nga mahitabo sa tipikal nga mga fuel cell nga naggamit og mga materyales nga konduktibo nga nakabase sa tubig.
Aron mahibal-an ang disenyo nga magamit sa palibot sa tubig nga hinimo sa fuel cell, isip kabahin sa proyekto sa Energy Innovation Center sa Liquid Sunshine Alliance sa Ministry of Energy, si Bell ug ang iyang team midangop sa nipis nga layer sa ionomer, nga nagtugot sa pipila ka charged molecules (ions) nga makaagi. Dili iapil ang ubang mga ions. Tungod sa ilang mapilion nga kemikal nga mga kabtangan, kini labi nga angay alang sa pagbaton og kusog nga epekto sa microenvironment.
Si Chanyeon Kim, usa ka postdoctoral researcher sa Bell group ug ang unang awtor sa papel, misugyot nga pahiran ang nawong sa mga copper catalyst og duha ka komon nga ionomer, ang Nafion ug Sustainion. Ang team nag-hypothesize nga ang pagbuhat niini kinahanglan nga makausab sa palibot duol sa catalyst—lakip ang pH ug ang gidaghanon sa tubig ug carbon dioxide—sa pila ka paagi aron madirekta ang reaksyon aron makahimo og mga produkto nga daghan og carbon nga dali nga mabag-o ngadto sa mapuslanong mga kemikal. Mga produkto ug likido nga sugnod.
Ang mga tigdukiduki nagbutang ug nipis nga lut-od sa matag ionomer ug doble nga lut-od sa duha ka ionomer sa usa ka pelikulang tumbaga nga gisuportahan sa usa ka materyal nga polimer aron maporma ang usa ka pelikula, nga ilang masulod duol sa usa ka tumoy sa usa ka electrochemical cell nga porma sa kamot. Sa pag-inject sa carbon dioxide sa baterya ug pag-apply sa boltahe, ilang gisukod ang kinatibuk-ang kuryente nga nagaagos sa baterya. Dayon ilang gisukod ang gas ug likido nga nakolekta sa kasikbit nga reservoir atol sa reaksyon. Alang sa two-layer case, ilang nakita nga ang mga produkto nga daghan sa carbon naglangkob sa 80% sa enerhiya nga gigamit sa reaksyon—mas taas kay sa 60% sa wala giputos nga case.
“Kini nga sandwich coating naghatag sa labing maayo sa duha ka kalibutan: taas nga pagpili sa produkto ug taas nga kalihokan,” ingon ni Bell. Ang double-layer nga nawong dili lamang maayo alang sa mga produkto nga daghan og carbon, apan nagmugna usab og kusog nga kuryente sa samang higayon, nga nagpakita sa pagtaas sa kalihokan.
Ang mga tigdukiduki nakahinapos nga ang gipauswag nga tubag resulta sa taas nga konsentrasyon sa CO2 nga natipon sa coating direkta sa ibabaw sa tumbaga. Dugang pa, ang mga molekula nga adunay negatibo nga karga nga natipon sa rehiyon taliwala sa duha ka ionomer makamugna og mas ubos nga lokal nga kaaslom. Kini nga kombinasyon nag-offset sa mga trade-off sa konsentrasyon nga kasagarang mahitabo kung wala ang mga ionomer film.
Aron mas mapaayo pa ang kaepektibo sa reaksyon, ang mga tigdukiduki midangop sa usa ka napamatud-an na kaniadto nga teknolohiya nga wala magkinahanglan og ionomer film isip laing pamaagi sa pagdugang sa CO2 ug pH: pulsed voltage. Pinaagi sa pag-apply og pulsed voltage sa double-layer ionomer coating, ang mga tigdukiduki nakab-ot ang 250% nga pagtaas sa mga produkto nga daghan og carbon kon itandi sa uncoated copper ug static voltage.
Bisan tuod ang ubang mga tigdukiduki nagpokus sa ilang trabaho sa pagpalambo sa bag-ong mga catalyst, ang pagdiskobre sa catalyst wala magtagad sa mga kondisyon sa pag-operate. Ang pagkontrol sa palibot sa ibabaw sa catalyst usa ka bag-o ug lahi nga pamaagi.
“Wala mi nakahimo og hingpit nga bag-ong catalyst, apan gigamit namo ang among pagsabot sa reaction kinetics ug gigamit kini nga kahibalo aron magiyahan kami sa paghunahuna kon unsaon pag-usab ang palibot sa catalyst site,” matod ni Adam Weber, usa ka senior engineer. Mga siyentista sa natad sa teknolohiya sa enerhiya sa Berkeley Laboratories ug co-author sa mga papel.
Ang sunod nga lakang mao ang pagpalapad sa produksiyon sa mga coated catalyst. Ang pasiunang mga eksperimento sa Berkeley Lab team naglambigit sa gagmay nga patag nga mga sistema sa modelo, nga mas simple kaysa sa dagkong mga porous nga istruktura nga gikinahanglan alang sa mga komersyal nga aplikasyon. "Dili lisud ang pag-apply og coating sa usa ka patag nga nawong. Apan ang mga komersyal nga pamaagi mahimong maglakip sa pag-coat sa gagmay nga mga bola nga tumbaga," ingon ni Bell. Ang pagdugang og ikaduhang layer sa coating mahimong mahagiton. Usa ka posibilidad mao ang pagsagol ug pagdeposito sa duha ka coating sa usa ka solvent, ug paglaum nga kini magbulag kung ang solvent moalisngaw. Unsa man kung dili? Natapos ni Bell: "Kinahanglan lang nga kita mahimong mas maalamon." Tan-awa si Kim C, Bui JC, Luo X ug uban pa. Customized catalyst microenvironment para sa electro-reduction sa CO2 ngadto sa mga multi-carbon nga produkto gamit ang double-layer ionomer coating sa tumbaga. Nat Energy. 2021;6(11):1026-1034. doi:10.1038/s41560-021-00920-8
Kini nga artikulo gikuha gikan sa mosunod nga materyal. Mubo nga sulat: Ang materyal mahimong gi-edit tungod sa gitas-on ug sulod. Alang sa dugang nga impormasyon, palihug kontaka ang gikutlo nga tinubdan.
Oras sa pag-post: Nob-22-2021
