Төмөнкү форманы толтуруңуз, биз сизге электрондук почта аркылуу "Көмүр кычкыл газын суюк отунга айландыруу үчүн жаңы технологияны жакшыртуу" PDF версиясын жөнөтөбүз.
Көмүр кычкыл газы (СО2) - бул күйүүчү майлардын жана эң кеңири таралган парник газынын продуктусу, аны кайра туруктуу түрдө пайдалуу отунга айландырууга болот. CO2 эмиссиясын отундун чийки затына айландыруунун келечектүү жолдорунун бири - электрохимиялык кыскартуу деп аталган процесс. Бирок коммерциялык жактан жарактуу болушу үчүн, көмүртектерге бай өнүмдөрдү тандоо же өндүрүү үчүн процессти жакшыртуу керек. Азыр, Nature Energy журналында маалымдалгандай, Лоуренс Беркли Улуттук лабораториясы (Беркли лабораториясы) көмөкчү реакция үчүн колдонулган жез катализаторунун бетин жакшыртуунун жаңы ыкмасын иштеп чыкты, ошону менен процесстин селективдүүлүгүн жогорулатат.
"Биз жез бул реакциянын эң жакшы катализатору экенин билебиз, бирок ал каалаган продукт үчүн жогорку тандоону камсыз кылбайт" деди Алексис, Беркли лабораториясынын химиялык илимдер бөлүмүнүн улук окумуштуусу жана университеттин химиялык инженерия профессору. Калифорния, Беркли. - деди Спелл. "Биздин команда катализатордун жергиликтүү чөйрөсүн колдонуп, ушундай тандоону камсыз кылуу үчүн ар кандай амалдарды жасоого болорун аныктады."
Мурунку изилдөөлөрдө изилдөөчүлөр коммерциялык баалуулугу бар көмүртектерге бай өнүмдөрдү түзүү үчүн мыкты электрдик жана химиялык чөйрөнү камсыз кылуу үчүн так шарттарды түзүшкөн. Бирок бул шарттар сууга негизделген өткөргүч материалдарды колдонгон типтүү отун клеткаларында табигый түрдө пайда болгон шарттарга карама-каршы келет.
Отун клеткасынын суу чөйрөсүндө колдонулушу мүмкүн болгон дизайнды аныктоо үчүн, Энергетика министрлигинин Суюк Күн Жарыгы Альянсынын Энергетикалык Инновация Борборунун долбоорунун алкагында, Белл жана анын командасы белгилүү бир заряддалган иономердин жука катмарына кайрылышкан. молекулалар (иондор) аркылуу өтөт. Башка иондорду кошпоңуз. Өтө тандалма химиялык касиеттеринен улам алар микрочөйрөгө күчтүү таасир этүүгө өзгөчө ылайыктуу.
Чанён Ким, Bell тобунун пост-доктордук изилдөөчүсү жана кагаздын биринчи автору, жез катализаторлорунун бетин эки жалпы иономерлер, Нафион жана Сустенион менен каптоону сунуштады. Команда муну менен катализатордун жанындагы чөйрөнү, анын ичинде рН жана суу менен көмүр кычкыл газынын көлөмүн өзгөртүү керек деп гипотеза жасашты. Продукциялар жана суюк отундар.
Окумуштуулар ар бир иономердин жука катмарын жана эки иономердин кош катмарын полимердик материал менен колдоого алынган жез пленкасына колдонушкан жана пленканы пайда кылып, кол формасындагы электрохимиялык клетканын бир учуна жакын жерге киргизишкен. Батареяга көмүр кычкыл газын куюп, чыңалуу бергенде алар аккумулятордон өткөн жалпы токту өлчөшкөн. Андан кийин алар реакция учурунда жанаша жайгашкан резервуарда чогулган газды жана суюктукту өлчөштү. Эки катмарлуу иш үчүн алар көмүртектерге бай өнүмдөр реакция тарабынан керектелген энергиянын 80% ын түзөөрүн аныкташкан — капталбаган учурда 60% дан жогору.
"Бул сэндвич каптоо эки дүйнөнүн эң жакшысын камсыз кылат: продуктунун жогорку тандалмалыгы жана жогорку активдүүлүгү", - деди Белл. Кош катмарлуу бети көмүртектерге бай азыктар үчүн гана жакшы эмес, ошол эле учурда активдүүлүктүн жогорулашын көрсөтүүчү күчтүү токту жаратат.
Окумуштуулар жакшыртылган жооп каптамада түздөн-түз жездин үстүндө топтолгон CO2 концентрациясынын жогорку натыйжасы деген тыянакка келишкен. Мындан тышкары, эки иономердин ортосундагы аймакта топтолгон терс заряддуу молекулалар жергиликтүү кычкылдуулукту азайтат. Бул айкалышы иономердик пленкалар жок болгон учурда пайда болуучу концентрация алмашуунун ордун толтурат.
Реакциянын эффективдүүлүгүн мындан ары жогорулатуу үчүн изилдөөчүлөр СО2 жана рН жогорулатуунун дагы бир ыкмасы катары иономердик пленканы талап кылбаган мурда далилденген технологияга кайрылышкан: импульстук чыңалуу. Кош катмарлуу иономердик каптоого импульстук чыңалуу колдонуу менен, изилдөөчүлөр капталбаган жез жана статикалык чыңалууга салыштырмалуу көмүртектерге бай өнүмдөрдүн 250% көбөйүшүнө жетишти.
Кээ бир изилдөөчүлөр өз иштерин жаңы катализаторлорду иштеп чыгууга багытташканы менен, катализатордун ачылышында иштөө шарттары эске алынбайт. Катализатор бетинде айлана-чөйрөнү көзөмөлдөө жаңы жана башка ыкма.
"Биз такыр жаңы катализатор ойлоп тапкан жокпуз, бирок реакция кинетикасы жөнүндөгү түшүнүгүбүздү колдондук жана бул билимди катализатордун сайтынын чөйрөсүн кантип өзгөртүү керектиги жөнүндө ойлонууга багыттоо үчүн колдондук" деди улук инженер Адам Вебер. Беркли лабораторияларында энергетикалык технологиялар тармагындагы окумуштуулар жана эмгектердин авторлоштору.
Кийинки кадам капталган катализаторлорду чыгарууну кецейтуу болуп саналат. Беркли Лабораториясынын командасынын алдын ала эксперименттери чакан жалпак моделдик системаларды камтыды, алар коммерциялык колдонуу үчүн талап кылынган чоң аянттагы тешиктүү структураларга караганда алда канча жөнөкөй. «Тексиз бетке жабууну сыйпоо кыйын эмес. Бирок коммерциялык ыкмалар кичинекей жез топторду каптоону камтышы мүмкүн ”деди Белл. жабуунун экинчи катмарын кошуу кыйын болуп калат. Мүмкүнчүлүктөрдүн бири - эки жабынды аралаштырып, эриткичке салуу жана эриткич бууланганда алар бөлүнөт деп үмүттөнөбүз. Алар жок болсочы? Белл: "Биз жөн гана акылдуу болушубуз керек" деп жыйынтыктады. Ким C, Bui JC, Luo X жана башкаларга кайрылыңыз. Жезге эки катмарлуу иономердик жабууну колдонуу менен CO2ди көп көмүртектүү продукцияга чейин электрдик кыскартуу үчүн ылайыкташтырылган катализатор микрочөйрөсү. Nat Energy. 2021;6(11):1026-1034. doi:10.1038/s41560-021-00920-8
Бул макала төмөнкү материалдан алынган. Эскертүү: Материал узундугу жана мазмуну боюнча түзөтүлгөн болушу мүмкүн. Көбүрөөк маалымат алуу үчүн, көрсөтүлгөн булакка кайрылыңыз.
Билдирүү убактысы: 22-ноябрь, 2021-жыл
