Folje it formulier hjirûnder yn en wy stjoere jo de PDF-ferzje fan "Nije technologyferbetterings om koaldiokside yn floeibere brânstof te konvertearjen" e-post.
Koalstofdiokside (CO2) is it produkt fan it ferbaarnen fan fossile brânstoffen en it meast foarkommende broeikasgas, dat op in duorsume wize wer omset wurde kin yn brûkbere brânstoffen. Ien kânsrike manier om CO2-útstjit te konvertearjen yn brânstoffoarsjenning is in proses neamd elektrogemyske reduksje. Mar om kommersjeel leefber te wêzen, moat it proses ferbettere wurde om mear winske koalstofrike produkten te selektearjen of te produsearjen. No, lykas rapporteare yn it tydskrift Nature Energy, hat Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) in nije metoade ûntwikkele om it oerflak fan 'e koperkatalysator te ferbetterjen dy't brûkt wurdt foar de helpreaksje, wêrtroch't de selektiviteit fan it proses ferheget.
"Hoewol't wy witte dat koper de bêste katalysator is foar dizze reaksje, leveret it gjin hege selektiviteit foar it winske produkt," sei Alexis, in senior wittenskipper yn 'e ôfdieling Chemical Sciences by Berkeley Lab en in heechlearaar gemyske technyk oan' e Universiteit fan Kalifornje, Berkeley. Spell sei. "Us team fûn dat jo de lokale omjouwing fan 'e katalysator brûke kinne om ferskate trúkjes te dwaan om dit soarte selektiviteit te leverjen."
Yn eardere stúdzjes hawwe ûndersikers krekte betingsten fêststeld om de bêste elektryske en gemyske omjouwing te leverjen foar it meitsjen fan koalstofrike produkten mei kommersjele wearde. Mar dizze betingsten binne yn striid mei de betingsten dy't natuerlik foarkomme yn typyske brânstofsellen mei wetter-basearre conductive materialen.
Om it ûntwerp te bepalen dat kin wurde brûkt yn 'e brânstofselwetteromjouwing, as ûnderdiel fan it Energy Innovation Center-projekt fan' e Liquid Sunshine Alliance fan it Ministearje fan Enerzjy, draaide Bell en syn team nei in tinne laach ionomeer, wêrtroch bepaalde ladingen mooglik binne molekulen (ionen) om troch te gean. Oare ioanen útslute. Troch har heul selektive gemyske eigenskippen binne se benammen geskikt foar it hawwen fan in sterke ynfloed op 'e mikroomjouwing.
Chanyeon Kim, in postdoktoraal ûndersiker yn 'e Bell-groep en de earste auteur fan it papier, stelde foar om it oerflak fan koperkatalysatoren te bedekken mei twa mienskiplike ionomeren, Nafion en Sustainion. It team hypoteze dat it dwaan soe it miljeu yn 'e buert fan' e katalysator feroarje - ynklusyf de pH en de hoemannichte wetter en koaldiokside - op ien of oare manier om de reaksje te rjochtsjen om koalstofrike produkten te produsearjen dy't maklik kinne wurde omset yn nuttige gemikaliën. Produkten en floeibere brânstoffen.
De ûndersikers hawwe in tinne laach fan elke ionomer en in dûbele laach fan twa ionomeren tapast op in koperfilm dy't stipe wurdt troch in polymeermateriaal om in film te foarmjen, dy't se tichtby ien ein fan in hânfoarmige elektrogemyske sel kinne ynfoegje. By it ynjeksje fan koaldiokside yn 'e batterij en it oanbringen fan spanning, mjitten se de totale stroom dy't troch de batterij streamt. Dêrnei mjitten se it gas en de floeistof sammele yn it neistlizzende reservoir tidens de reaksje. Foar de twa-laach gefal fûnen se dat koalstofrike produkten 80% fan 'e enerzjy konsumeare troch de reaksje - heger as 60% yn' e uncoated gefal.
"Dizze sandwichcoating jout it bêste fan beide wrâlden: hege produktselektiviteit en hege aktiviteit," sei Bell. It dûbellaach oerflak is net allinich goed foar koalstofrike produkten, mar genereart tagelyk in sterke stroom, wat oanjout op in tanimming fan aktiviteit.
De ûndersikers konkludearren dat de ferbettere reaksje it resultaat wie fan 'e hege CO2-konsintraasje sammele yn' e coating direkt boppe op 'e koper. Derneist sille negatyf laden molekulen dy't sammelje yn 'e regio tusken de twa ionomeren, legere lokale aciditeit produsearje. Dizze kombinaasje kompensearret de konsintraasje-ôfwikselingen dy't de neiging hawwe om te foarkommen yn it ûntbrekken fan ionomere films.
Om de effisjinsje fan 'e reaksje fierder te ferbetterjen, kearden de ûndersikers nei in earder bewezen technology dy't gjin ionomeerfilm fereasket as in oare metoade om CO2 en pH te ferheegjen: pulsearre spanning. Troch it tapassen fan pulsearre spanning op 'e dûbellaach ionomeercoating, berikten de ûndersikers in 250% ferheging fan koalstofrike produkten yn ferliking mei uncoated koper en statyske spanning.
Hoewol guon ûndersikers har wurk rjochtsje op 'e ûntwikkeling fan nije katalysatoren, nimt de ûntdekking fan' e katalysator gjin rekken mei bedriuwsbetingsten. It kontrolearjen fan it miljeu op it katalysator oerflak is in nije en oare metoade.
"Wy kamen net mei in folslein nije katalysator, mar brûkten ús begryp fan reaksjekinetika en brûkten dizze kennis om ús te lieden yn it tinken oer hoe't jo de omjouwing fan 'e katalysator-side feroarje kinne," sei Adam Weber, in senior yngenieur. Wittenskippers op it mêd fan enerzjytechnology by Berkeley Laboratories en mei-auteur fan papers.
De folgjende stap is om de produksje fan coated katalysatoren út te wreidzjen. De foarriedige eksperiminten fan it Berkeley Lab-team belutsen lytse platte modelsystemen, dy't folle ienfâldiger wiene dan de poreuze struktueren mei grut gebiet dy't nedich binne foar kommersjele tapassingen. “It is net dreech om in coating op in plat oerflak oan te bringen. Mar kommersjele metoaden kinne belûke it beklaaien fan lytse koperen ballen, "sei Bell. It tafoegjen fan in twadde laach coating wurdt útdaagjend. Ien mooglikheid is in mix en deponearje de twa coatings tegearre yn in solvent, en hoopje dat se skieden doe't de solvent evaporates. Wat as se dat net dogge? Bell konkludearre: "Wy moatte gewoan tûker wêze." Ferwize nei Kim C, Bui JC, Luo X en oaren. Oanpaste katalysator-mikroomjouwing foar elektro-reduksje fan CO2 nei multi-koalstofprodukten mei dûbele-laach ionomeercoating op koper. Nat Energy. 2021;6(11):1026-1034. doi:10.1038/s41560-021-00920-8
Dit artikel is reprodusearre út it folgjende materiaal. Opmerking: It materiaal is mooglik bewurke foar lingte en ynhâld. Foar mear ynformaasje, nim dan kontakt op mei de oanhelle boarne.
Posttiid: Nov-22-2021
