Aşağıdakı formanı doldurun və biz sizə “Karbon qazını maye yanacağa çevirmək üçün yeni texnologiya təkmilləşdirmələri”nin PDF versiyasını e-poçtla göndərəcəyik.
Karbon qazı (CO2), qalıq yanacaqların və ən çox yayılmış istixana qazının yandırılmasının məhsuludur və davamlı şəkildə faydalı yanacağa çevrilə bilər. CO2 emissiyalarını yanacaq xammalına çevirməyin perspektivli yollarından biri elektrokimyəvi reduksiya adlanan bir prosesdir. Lakin kommersiya baxımından səmərəli olması üçün prosesin daha çox arzuolunan karbonla zəngin məhsulları seçmək və ya istehsal etmək üçün təkmilləşdirilməsi lazımdır. İndi, Nature Energy jurnalında bildirildiyi kimi, Lourens Berkli Milli Laboratoriyası (Berkeley Laboratoriyası) köməkçi reaksiya üçün istifadə olunan mis katalizatorunun səthini yaxşılaşdırmaq və bununla da prosesin selektivliyini artırmaq üçün yeni bir metod hazırlamışdır.
Berkli Laboratoriyasının Kimya Elmləri Bölməsinin baş elmi işçisi və Kaliforniya Universitetinin kimya mühəndisliyi professoru Aleksis bildirib ki, "Misin bu reaksiya üçün ən yaxşı katalizator olduğunu bilsək də, istənilən məhsul üçün yüksək selektivlik təmin etmir." Spell deyib. "Komandamız aşkar edib ki, bu cür selektivliyi təmin etmək üçün katalizatorun yerli mühitindən müxtəlif fəndlər istifadə etmək olar."
Əvvəlki tədqiqatlarda tədqiqatçılar kommersiya dəyəri olan karbonla zəngin məhsulların yaradılması üçün ən yaxşı elektrik və kimyəvi mühitin təmin edilməsi üçün dəqiq şərtlər müəyyən etmişlər. Lakin bu şərtlər su əsaslı keçirici materiallardan istifadə edən tipik yanacaq elementlərində təbii olaraq baş verən şərtlərə ziddir.
Energetika Nazirliyinin Maye Günəş İşığı Alyansının Enerji İnnovasiya Mərkəzi layihəsinin bir hissəsi olaraq, yanacaq elementi su mühitində istifadə edilə bilən dizaynı müəyyən etmək üçün Bell və komandası müəyyən yüklü molekulların (ionların) keçməsinə imkan verən nazik bir ionomer təbəqəsinə müraciət etdilər. Digər ionları istisna edin. Yüksək selektiv kimyəvi xüsusiyyətlərinə görə, onlar mikro mühitə güclü təsir göstərmək üçün xüsusilə uyğundur.
Bell qrupunda doktoranturadan sonrakı tədqiqatçı və məqalənin ilk müəllifi olan Çanyeon Kim, mis katalizatorlarının səthini iki ümumi ionomer - Nafion və Sustainion ilə örtməyi təklif etdi. Komanda fərziyyə irəli sürdü ki, bunu etmək katalizatorun yaxınlığındakı mühiti - pH-ı, su və karbon qazının miqdarını - dəyişməli və reaksiyanı asanlıqla faydalı kimyəvi maddələrə çevrilə bilən karbonla zəngin məhsullar istehsal etməyə yönəltməlidir. Məhsullar və maye yanacaqlar.
Tədqiqatçılar hər bir ionomerin nazik bir təbəqəsini və iki ionomerin ikiqat təbəqəsini polimer materialı ilə dəstəklənən mis təbəqəyə tətbiq edərək, əl ilə hazırlanmış elektrokimyəvi elementin bir ucuna yerləşdirə bildikləri bir təbəqə yaratdılar. Batareyaya karbon qazı yeridərkən və gərginlik tətbiq edərkən, batareyadan axan ümumi cərəyanı ölçdülər. Sonra reaksiya zamanı bitişik rezervuarda toplanan qaz və mayeni ölçdülər. İki qatlı hal üçün, karbonla zəngin məhsulların reaksiya tərəfindən istehlak edilən enerjinin 80%-ni təşkil etdiyini, örtülməmiş halda isə 60%-dən çox olduğunu aşkar etdilər.
Bell bildirib ki, “Bu sendviç örtüyü hər iki dünyanın ən yaxşısını təmin edir: yüksək məhsul seçiciliyi və yüksək aktivlik”. İkiqat təbəqəli səth təkcə karbonla zəngin məhsullar üçün yaxşı deyil, həm də eyni zamanda güclü cərəyan yaradır ki, bu da aktivliyin artdığını göstərir.
Tədqiqatçılar, yaxşılaşdırılmış reaksiyanın, misin üzərindəki örtükdə yığılan yüksək CO2 konsentrasiyasının nəticəsi olduğu qənaətinə gəldilər. Bundan əlavə, iki ionomer arasındakı bölgədə toplanan mənfi yüklü molekullar daha aşağı yerli turşuluq yaradacaq. Bu kombinasiya, ionomer təbəqələrinin olmaması halında baş verən konsentrasiya kompromislərini kompensasiya edir.
Reaksiyanın səmərəliliyini daha da artırmaq üçün tədqiqatçılar CO2 və pH-ı artırmaq üçün başqa bir üsul kimi əvvəllər sübut edilmiş və ionomer təbəqəsi tələb etməyən bir texnologiyaya - impuls gərginliyinə müraciət etdilər. İkiqat təbəqəli ionomer örtüyünə impuls gərginliyi tətbiq etməklə tədqiqatçılar örtülməmiş mis və statik gərginliklə müqayisədə karbonla zəngin məhsullarda 250% artım əldə etdilər.
Bəzi tədqiqatçılar işlərini yeni katalizatorların hazırlanmasına yönəltsələr də, katalizatorun kəşfi iş şəraitini nəzərə almır. Katalizator səthində ətraf mühitin idarə olunması yeni və fərqli bir metoddur.
“Biz tamamilə yeni bir katalizator hazırlamadıq, əksinə reaksiya kinetikası haqqında anlayışımızdan istifadə etdik və bu biliklərdən katalizator sahəsinin mühitini necə dəyişdirəcəyimiz barədə düşünməyimizə istiqamət vermək üçün istifadə etdik”, - deyə Berkeley Laboratoriyalarının enerji texnologiyası sahəsindəki alimləri və məqalələrin həmmüəllifi olan baş mühəndis Adam Weber bildirib.
Növbəti addım örtüklü katalizatorların istehsalını genişləndirməkdir. Berkeley Laboratoriyası qrupunun ilkin təcrübələri kommersiya tətbiqləri üçün tələb olunan geniş sahəli məsaməli strukturlardan daha sadə olan kiçik düz model sistemlərini əhatə edirdi. Bell dedi: "Düz səthə örtük çəkmək çətin deyil. Lakin kommersiya üsulları kiçik mis topların örtülməsini əhatə edə bilər. İkinci bir örtük qatının əlavə edilməsi çətinləşir. Bir ehtimal iki örtüyü qarışdırıb həllediciyə yerləşdirmək və həlledici buxarlandıqda ayrılmalarını ümid etməkdir. Bəs ayrılmasalar necə olar? Bell belə nəticəyə gəldi: "Sadəcə daha ağıllı olmalıyıq." Kim C, Bui JC, Luo X və başqalarına baxın. Mis üzərində ikiqat qatlı ionomer örtük istifadə edərək CO2-nin çoxkarbonlu məhsullara elektro-reduksiyası üçün xüsusi katalizator mikromühiti. Nat Energy. 2021;6(11):1026-1034. doi:10.1038/s41560-021-00920-8
Bu məqalə aşağıdakı materialdan götürülmüşdür. Qeyd: Material həcm və məzmun baxımından redaktə edilmiş ola bilər. Daha ətraflı məlumat üçün istinad edilən mənbə ilə əlaqə saxlayın.
Yayımlanma vaxtı: 22 Noyabr 2021
