Ranpli fòm ki anba a epi n ap voye ba ou vèsyon PDF "Nouvo amelyorasyon teknoloji pou konvèti diyoksid kabòn an gaz likid" pa imèl.
Diyoksid kabòn (CO2) se pwodwi ki soti nan boule konbistib fosil epi li se gaz ki lakòz efè tèmik ki pi komen an, ki ka konvèti tounen an konbistib itil nan yon fason dirab. Yon fason pwomèt pou konvèti emisyon CO2 an matyè premyè pou konbistib se yon pwosesis yo rele rediksyon elektwochimik. Men, pou pwosesis la ka solid nan yon sans komèsyal, li bezwen amelyore pou chwazi oswa pwodui plis pwodwi rich an kabòn ki nesesè yo. Kounye a, jan yo rapòte sa nan jounal Nature Energy, Laboratwa Nasyonal Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) devlope yon nouvo metòd pou amelyore sifas katalis kwiv ki itilize pou reyaksyon oksilyè a, kidonk ogmante selektivite pwosesis la.
“Malgre nou konnen kwiv se pi bon katalis pou reyaksyon sa a, li pa bay yon gwo selektivite pou pwodwi yo vle a,” te di Alexis, yon syantifik ansyen nan Depatman Syans Chimik nan Berkeley Lab ak yon pwofesè nan jeni chimik nan Inivèsite Kalifòni, Berkeley. Spell te di. “Ekip nou an te jwenn ke ou ka itilize anviwònman lokal katalis la pou fè divès teknik pou bay kalite selektivite sa a.”
Nan etid anvan yo, chèchè yo te etabli kondisyon presi pou bay pi bon anviwònman elektrik ak chimik pou kreye pwodwi ki rich an kabòn ki gen valè komèsyal. Men, kondisyon sa yo kontrè ak kondisyon ki rive natirèlman nan pil konbistib tipik ki itilize materyèl kondiktif ki baze sou dlo.
Pou detèmine konsepsyon ki ka itilize nan anviwònman dlo pil konbistib la, kòm yon pati nan pwojè Sant Inovasyon Enèji nan Liquid Sunshine Alliance Ministè Enèji a, Bell ak ekip li a te tounen vin jwenn yon kouch mens iyonomè, ki pèmèt sèten molekil chaje (iyon) pase. Ekskli lòt iyon yo. Akòz pwopriyete chimik trè selektif yo, yo patikilyèman apwopriye pou gen yon gwo enpak sou mikwoanviwònman an.
Chanyeon Kim, yon chèchè postdoktora nan gwoup Bell la epi premye otè atik la, te pwopoze pou kouvri sifas katalis kwiv yo ak de iyonomè komen, Nafion ak Sustainion. Ekip la te fè ipotèz ke fè sa ta dwe chanje anviwònman ki toupre katalis la—tankou pH la ak kantite dlo ak diyoksid kabòn—nan yon fason pou dirije reyaksyon an pou pwodui pwodwi ki rich an kabòn ki ka fasil pou konvèti an pwodui chimik itil. Pwodwi ak konbistib likid.
Chèchè yo te aplike yon kouch mens nan chak iyonomè ak yon doub kouch de iyonomè sou yon fim kwiv sipòte pa yon materyèl polymère pou fòme yon fim, ke yo te kapab mete toupre yon bout yon selil elektwochimik ki gen fòm men. Lè yo t ap enjekte diyoksid kabòn nan batri a epi aplike vòltaj, yo te mezire kouran total ki t ap koule nan batri a. Apre sa, yo te mezire gaz ak likid ki te kolekte nan rezèvwa adjasan an pandan reyaksyon an. Pou ka de kouch la, yo te jwenn ke pwodwi ki rich an kabòn te reprezante 80% nan enèji reyaksyon an te konsome a—pi wo pase 60% nan ka san kouch la.
“Kouch sandwich sa a bay pi bon nan tou de mond yo: gwo selektivite pwodwi ak gwo aktivite,” Bell te di. Sifas doub kouch la pa sèlman bon pou pwodwi ki rich an kabòn, men tou li jenere yon kouran fò an menm tan, sa ki endike yon ogmantasyon nan aktivite.
Chèchè yo te konkli ke amelyorasyon repons lan te rezilta gwo konsantrasyon CO2 ki te akimile nan kouch ki dirèkteman anlè kwiv la. Anplis de sa, molekil ki chaje negatif ki akimile nan rejyon ki genyen ant de iyonomè yo ap pwodui yon asidite lokal ki pi ba. Konbinezon sa a konpanse konpwomi konsantrasyon ki gen tandans rive lè fim iyonomè yo pa la.
Pou amelyore efikasite reyaksyon an plis toujou, chèchè yo te chwazi yon teknoloji ki te deja pwouve efikasite li epi ki pa bezwen yon fim iyonomè kòm yon lòt metòd pou ogmante CO2 ak pH: vòltaj pulsasyon. Lè yo aplike vòltaj pulsasyon sou kouch iyonomè doub kouch la, chèchè yo te reyalize yon ogmantasyon 250% nan pwodwi ki rich an kabòn konpare ak kwiv san kouch ak vòltaj estatik.
Malgre ke gen kèk chèchè ki konsantre travay yo sou devlopman nouvo katalis, dekouvèt katalis la pa pran an kont kondisyon fonksyònman yo. Kontwole anviwònman an sou sifas katalis la se yon metòd nouvo ak diferan.
“Nou pa t vini ak yon katalis konplètman nouvo, men nou te itilize konpreyansyon nou sou sinetik reyaksyon yo epi nou te itilize konesans sa a pou gide nou nan refleksyon sou kijan pou chanje anviwònman sit katalis la,” te di Adam Weber, yon enjenyè ansyen. Syantis nan domèn teknoloji enèji nan Berkeley Laboratories ak ko-otè atik yo.
Pwochen etap la se elaji pwodiksyon katalis ki kouvri. Eksperyans preliminè ekip Berkeley Lab la te enplike ti sistèm modèl plat, ki te pi senp pase estrikti pore gwo sifas ki nesesè pou aplikasyon komèsyal yo. "Li pa difisil pou aplike yon kouch sou yon sifas plat. Men, metòd komèsyal yo ka enplike kouvri ti boul kwiv," Bell te di. Ajoute yon dezyèm kouch kouch vin tounen yon defi. Yon posibilite se melanje epi depoze de kouch yo ansanm nan yon sòlvan, epi espere ke yo separe lè sòlvan an evapore. E si yo pa fè sa? Bell te konkli: "Nou jis bezwen pi entelijan." Gade Kim C, Bui JC, Luo X ak lòt moun. Mikwoanviwònman katalis Customized pou elektwo-rediksyon CO2 an pwodwi milti-kabòn lè l sèvi avèk kouch iyonomè doub kouch sou kwiv. Nat Energy. 2021;6(11):1026-1034. doi:10.1038/s41560-021-00920-8
Atik sa a repwodui apati materyèl sa a. Remak: Materyèl la ka modifye nan longè ak kontni. Pou plis enfòmasyon, tanpri kontakte sous la.
Dat piblikasyon: 22 novanm 2021
