Aşağıdakı formanı doldurun və biz sizə “Karbon qazını maye yanacağa çevirmək üçün yeni texnologiya təkmilləşdirmələri”nin PDF versiyasını e-poçtla göndərəcəyik.
Karbon dioksid (CO2) qalıq yanacaqların yanmasının məhsuludur və davamlı şəkildə faydalı yanacağa çevrilə bilən ən çox yayılmış istixana qazıdır. CO2 emissiyalarını yanacaq xammalına çevirməyin perspektivli yollarından biri elektrokimyəvi azalma adlanan prosesdir. Lakin kommersiya baxımından məqsədəuyğun olmaq üçün daha çox karbonla zəngin məhsulları seçmək və ya istehsal etmək üçün prosesi təkmilləşdirmək lazımdır. İndi, Nature Energy jurnalında xəbər verildiyi kimi, Lawrence Berkeley Milli Laboratoriyası (Berkeley Lab) köməkçi reaksiya üçün istifadə olunan mis katalizatorun səthini yaxşılaşdırmaq və bununla da prosesin seçiciliyini artırmaq üçün yeni bir üsul hazırladı.
Berkeley Laboratoriyasının Kimya Elmləri Departamentinin baş alimi və Universitetin kimya mühəndisliyi professoru Aleksis, "Misin bu reaksiya üçün ən yaxşı katalizator olduğunu bilsək də, istənilən məhsul üçün yüksək seçicilik təmin etmir" dedi. Kaliforniya, Berkeley. Spell bildirib. "Komandamız müəyyən etdi ki, bu cür seçiciliyi təmin etmək üçün müxtəlif fəndlər etmək üçün katalizatorun yerli mühitindən istifadə edə bilərsiniz."
Əvvəlki tədqiqatlarda tədqiqatçılar kommersiya dəyəri olan karbonla zəngin məhsulların yaradılması üçün ən yaxşı elektrik və kimyəvi mühiti təmin etmək üçün dəqiq şərtlər yaratmışlar. Lakin bu şərtlər su əsaslı keçirici materiallardan istifadə edən tipik yanacaq hüceyrələrində təbii olaraq meydana gələn şərtlərə ziddir.
Yanacaq elementinin su mühitində istifadə edilə bilən dizaynı müəyyən etmək üçün, Energetika Nazirliyinin Maye Günəş Alyansının Enerji İnnovasiya Mərkəzi layihəsinin bir hissəsi olaraq, Bell və komandası müəyyən yüklü maddələrə imkan verən nazik bir ionomer təbəqəsinə müraciət etdilər. molekulların (ionların) keçməsi. Digər ionları istisna edin. Yüksək selektiv kimyəvi xassələrə görə mikromühitə güclü təsir göstərmək üçün xüsusilə uyğundur.
Bell qrupunun doktoranturadan sonrakı tədqiqatçısı və məqalənin ilk müəllifi Chanyeon Kim, mis katalizatorların səthini iki ümumi ionomer, Nafion və Sustainion ilə örtməyi təklif etdi. Komanda belə bir fərziyyə irəli sürdü ki, bu, katalizatorun yaxınlığındakı mühiti, o cümlədən pH və su və karbon dioksidin miqdarını dəyişdirməli, reaksiyanı asanlıqla faydalı kimyəvi maddələrə çevrilə bilən karbonla zəngin məhsullar istehsal etməyə yönəltməlidir. Məhsullar və maye yanacaqlar.
Tədqiqatçılar hər bir ionomerin nazik təbəqəsini və iki ionomerdən ibarət ikiqat təbəqəni polimer materialla dəstəklənən mis filmə tətbiq edərək, filmi əl formalı elektrokimyəvi hüceyrənin bir ucuna yaxın yerləşdirə bildilər. Batareyaya karbon qazı vurarkən və gərginlik tətbiq edərkən, batareyadan keçən ümumi cərəyanı ölçdülər. Sonra reaksiya zamanı bitişik rezervuarda yığılan qaz və mayeni ölçdülər. İki qatlı vəziyyət üçün onlar karbonla zəngin məhsulların reaksiya zamanı sərf olunan enerjinin 80%-ni təşkil etdiyini, bu da örtülməmiş halda 60%-dən çox olduğunu müəyyən etdilər.
"Bu sendviç örtüyü hər iki dünyanın ən yaxşısını təmin edir: yüksək məhsul seçmə qabiliyyəti və yüksək aktivlik" dedi Bell. İki qatlı səth yalnız karbonla zəngin məhsullar üçün yaxşı deyil, həm də aktivliyin artdığını göstərən güclü bir cərəyan yaradır.
Tədqiqatçılar belə nəticəyə gəldilər ki, təkmilləşdirilmiş reaksiya örtükdə birbaşa misin üstündə toplanmış yüksək CO2 konsentrasiyasının nəticəsidir. Bundan əlavə, iki ionomer arasındakı bölgədə toplanan mənfi yüklü molekullar daha aşağı yerli turşuluq yaradacaq. Bu kombinasiya ionomer plyonkaları olmadıqda baş verən konsentrasiyanın dəyişməsini kompensasiya edir.
Tədqiqatçılar reaksiyanın effektivliyini daha da artırmaq üçün CO2 və pH-ı artırmaq üçün başqa bir üsul olaraq ionomer filmi tələb etməyən əvvəllər sübut edilmiş texnologiyaya müraciət etdilər: impuls gərginliyi. İki qatlı ionomer örtüyə impuls gərginliyi tətbiq etməklə tədqiqatçılar karbonla zəngin məhsullarda örtülməmiş mis və statik gərginliklə müqayisədə 250% artım əldə ediblər.
Bəzi tədqiqatçılar işlərini yeni katalizatorların yaradılmasına yönəltsələr də, katalizatorun kəşfi iş şəraitini nəzərə almır. Katalizator səthində ətraf mühitə nəzarət yeni və fərqli bir üsuldur.
"Biz tamamilə yeni bir katalizator icad etmədik, lakin reaksiya kinetikasına dair anlayışımızdan istifadə etdik və bu biliklərdən katalizator sahəsinin mühitini necə dəyişdirmək barədə düşünmək üçün bizə rəhbərlik etmək üçün istifadə etdik" dedi baş mühəndis Adam Veber. Berkeley Laboratories-də enerji texnologiyası sahəsində alimlər və məqalələrin həmmüəllifi.
Növbəti addım örtüklü katalizatorların istehsalının genişləndirilməsidir. Berkeley Laboratoriyası komandasının ilkin təcrübələri kommersiya tətbiqləri üçün tələb olunan geniş sahəli məsaməli strukturlardan daha sadə olan kiçik düz model sistemləri əhatə edirdi. “Düz səthə örtük çəkmək çətin deyil. Ancaq kommersiya üsulları kiçik mis topların örtülməsini əhatə edə bilər "dedi Bell. İkinci bir örtük qatının əlavə edilməsi çətinləşir. Bir ehtimal, iki örtüyü bir həlledicidə qarışdırmaq və yatırmaq və həlledici buxarlananda onların ayrılacağına ümid etməkdir. Bəs etməsələr? Bell yekunlaşdırdı: "Biz sadəcə daha ağıllı olmalıyıq." Kim C, Bui JC, Luo X və başqalarına baxın. Mis üzərində ikiqat ionomer örtükdən istifadə edərək CO2-nin çox karbonlu məhsullara elektro-azaldılması üçün fərdi katalizator mikromühit. Nat Enerji. 2021;6(11):1026-1034. doi: 10.1038/s41560-021-00920-8
Bu məqalə aşağıdakı materialdan təkrarlanır. Qeyd: Material uzunluğa və məzmuna görə redaktə edilmiş ola bilər. Əlavə məlumat üçün qeyd olunan mənbə ilə əlaqə saxlayın.
Göndərmə vaxtı: 22 noyabr 2021-ci il
