Eusian formulir di handap ieu sareng kami bakal ngirim email ka anjeun vérsi PDF tina "Paningkatan téknologi anyar pikeun ngarobih karbon dioksida janten bahan bakar cair"
Karbon dioksida (CO2) nyaéta produk tina durukan bahan bakar fosil sareng gas rumah kaca anu paling umum, anu tiasa dirobih deui janten bahan bakar anu mangpaat sacara lestari. Salah sahiji cara anu ngajangjikeun pikeun ngarobih émisi CO2 janten bahan baku bahan bakar nyaéta prosés anu disebut réduksi éléktrokimia. Tapi supados layak sacara komersil, prosés ieu kedah ditingkatkeun pikeun milih atanapi ngahasilkeun produk anu beunghar karbon anu langkung dipikahoyong. Ayeuna, sapertos anu dilaporkeun dina jurnal Nature Energy, Laboratorium Nasional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) parantos ngembangkeun metode énggal pikeun ningkatkeun permukaan katalis tambaga anu dianggo pikeun réaksi bantu, ku kituna ningkatkeun selektivitas prosés.
"Sanaos urang terang yén tambaga mangrupikeun katalis anu pangsaéna pikeun réaksi ieu, éta henteu nyayogikeun selektivitas anu luhur pikeun produk anu dipikahoyong," saur Alexis, élmuwan senior di Departemen Élmu Kimia di Berkeley Lab sareng profesor rékayasa kimia di Universitas California, Berkeley. Saur Spell. "Tim kami mendakan yén anjeun tiasa nganggo lingkungan lokal katalis pikeun ngalakukeun rupa-rupa trik pikeun nyayogikeun selektivitas sapertos kieu."
Dina panilitian samemehna, para panalungtik parantos netepkeun kaayaan anu tepat pikeun nyayogikeun lingkungan listrik sareng kimia anu pangsaéna pikeun nyiptakeun produk anu beunghar karbon kalayan nilai komérsial. Tapi kaayaan ieu bertentangan sareng kaayaan anu sacara alami lumangsung dina sél bahan bakar has anu nganggo bahan konduktif berbasis cai.
Pikeun nangtukeun desain anu tiasa dianggo dina lingkungan cai sél bahan bakar, salaku bagian tina proyék Pusat Inovasi Énergi ti Aliansi Panonpoé Cair Kementerian Énergi, Bell sareng timna nganggo lapisan ionomer ipis, anu ngamungkinkeun molekul (ion) anu dieusi tangtu nembus. Henteu kalebet ion-ion sanés. Kusabab sipat kimia anu selektif pisan, éta cocog pisan pikeun gaduh dampak anu kuat kana lingkungan mikro.
Chanyeon Kim, panalungtik postdoctoral dina grup Bell sareng panulis munggaran makalah ieu, ngusulkeun pikeun ngalapis permukaan katalis tambaga ku dua ionomer umum, Nafion sareng Sustainion. Tim éta ngagaduhan hipotesis yén ngalakukeun éta kedah ngarobih lingkungan caket katalis—kalebet pH sareng jumlah cai sareng karbon dioksida—ku sababaraha cara pikeun ngarahkeun réaksi pikeun ngahasilkeun produk anu beunghar karbon anu tiasa gampang dirobih janten bahan kimia anu mangpaat. Produk sareng bahan bakar cair.
Para panalungtik nerapkeun lapisan ipis unggal ionomer sareng lapisan ganda dua ionomer kana pilem tambaga anu dirojong ku bahan polimér pikeun ngabentuk pilem, anu tiasa dilebetkeun caket salah sahiji tungtung sél éléktrokimia anu bentukna leungeun. Nalika nyuntikkeun karbon dioksida kana batré sareng nerapkeun tegangan, aranjeunna ngukur total arus anu ngalir ngaliwatan batré. Teras aranjeunna ngukur gas sareng cairan anu dikumpulkeun dina wadah anu caket nalika réaksi. Pikeun kasus dua lapisan, aranjeunna mendakan yén produk anu beunghar karbon nyumbang 80% énergi anu dikonsumsi ku réaksi — langkung luhur tibatan 60% dina kasus anu henteu dilapis.
"Palapisan sandwich ieu nyayogikeun anu pangsaéna tina dua dunya: selektivitas produk anu luhur sareng aktivitas anu luhur," saur Bell. Permukaan lapisan ganda henteu ngan ukur saé pikeun produk anu beunghar karbon, tapi ogé ngahasilkeun arus anu kuat dina waktos anu sami, nunjukkeun paningkatan aktivitas.
Para panalungtik nyimpulkeun yén réspon anu ningkat éta mangrupikeun hasil tina konsentrasi CO2 anu luhur anu akumulasi dina lapisan langsung di luhur tambaga. Salian ti éta, molekul anu boga muatan négatip anu akumulasi di daérah antara dua ionomer bakal ngahasilkeun kaasaman lokal anu langkung handap. Kombinasi ieu ngimbangan trade-off konsentrasi anu condong lumangsung nalika henteuna pilem ionomer.
Pikeun ningkatkeun efisiensi réaksi ieu, para panalungtik ngagunakeun téknologi anu parantos kabuktian sateuacanna anu henteu meryogikeun pilem ionomer salaku metode sanés pikeun ningkatkeun CO2 sareng pH: tegangan pulsa. Ku cara nerapkeun tegangan pulsa kana lapisan ionomer ganda, para panalungtik ngahontal paningkatan 250% dina produk anu beunghar karbon dibandingkeun sareng tambaga anu henteu dilapis sareng tegangan statis.
Sanaos sababaraha panalungtik museurkeun padamelanna kana pamekaran katalis énggal, kapanggihna katalis henteu merhatikeun kaayaan operasi. Ngontrol lingkungan dina permukaan katalis mangrupikeun metode anu énggal sareng béda.
"Kami henteu nyiptakeun katalis anu énggal pisan, tapi nganggo pamahaman kami ngeunaan kinétika réaksi sareng nganggo pangaweruh ieu pikeun nungtun kami dina mikirkeun kumaha ngarobih lingkungan situs katalis," saur Adam Weber, insinyur senior. Élmuwan dina widang téknologi énergi di Berkeley Laboratories sareng ko-panulis makalah.
Léngkah salajengna nyaéta ngalegaan produksi katalis anu dilapis. Ékspérimén awal tim Berkeley Lab ngalibatkeun sistem modél datar leutik, anu langkung saderhana tibatan struktur porous daérah ageung anu diperyogikeun pikeun aplikasi komérsial. "Teu hésé pikeun nerapkeun palapis dina permukaan anu datar. Tapi metode komérsial tiasa ngalibatkeun palapis bal tambaga leutik," saur Bell. Nambahkeun lapisan palapis kadua janten nangtang. Salah sahiji kamungkinan nyaéta nyampur sareng neundeun dua palapis babarengan dina pangleyur, sareng ngarepkeun yén éta misah nalika pangleyur nguap. Kumaha upami henteu? Bell nyimpulkeun: "Urang ngan ukur kedah langkung pinter." Rujuk Kim C, Bui JC, Luo X sareng anu sanésna. Lingkungan mikro katalis khusus pikeun éléktro-réduksi CO2 kana produk multi-karbon nganggo palapis ionomer lapisan ganda dina tambaga. Nat Energy. 2021;6(11):1026-1034. doi:10.1038/s41560-021-00920-8
Artikel ieu dicandak tina bahan ieu. Catetan: Bahan ieu panginten parantos diédit kusabab panjang sareng eusina. Kanggo inpormasi lengkep, mangga ngahubungi sumber anu disebatkeun.
Waktos posting: 22 Nopémber 2021
