Түбәндәге форманы тутырыгыз, һәм без сезгә "Углерод диоксидын сыек ягулыкка әйләндерү өчен яңа технологияләр"нең PDF версиясен электрон почта аша җибәрәчәкбез.
Углекислый газ (CO2) - казылма ягулыкларны һәм иң киң таралган парник газын яндыру продукты, аны тотрыклы рәвештә файдалы ягулыкка әйләндереп була. CO2 чыгаруларын ягулык чималына әйләндерүнең бер өметле ысулы - электрохимик киметү дип аталган процесс. Ләкин коммерция яктан отышлы булу өчен, бу процессны яхшырак итеп, углеродка бай продуктларны сайлап алырга яки җитештерергә кирәк. Хәзер, Nature Energy журналында хәбәр ителгәнчә, Лоуренс Беркли милли лабораториясе (Berkeley Lab) ярдәмче реакция өчен кулланыла торган бакыр катализаторының өслеген яхшырту өчен яңа ысул эшләде, шуның белән процессның сайлап алучанлыгын арттырды.
"Без бакырның бу реакция өчен иң яхшы катализатор булуын белсәк тә, ул теләгән продукт өчен югары селективлык бирми", - диде Беркли лабораториясенең химия фәннәре кафедрасының өлкән галиме һәм Калифорния университетының Беркли шәһәрендәге химик инженерия профессоры Алексис. Спелл болай диде: "Безнең команда катализаторның җирле мохитен кулланып, бу төр селективлыкны тәэмин итү өчен төрле хәйләләр эшләп була икәнен ачыклады."
Элегрәк үткәрелгән тикшеренүләрдә тикшеренүчеләр коммерция өчен кыйммәткә ия углеродка бай продуктлар булдыру өчен иң яхшы электр һәм химик мохитне тәэмин итү өчен төгәл шартлар билгеләделәр. Ләкин бу шартлар су нигезендәге үткәргеч материалларны кулланучы гадәти ягулык элементларында табигый рәвештә барлыкка килә торган шартларга каршы килә.
Ягулык элементы су мохитендә кулланыла алырлык конструкцияне билгеләү өчен, Энергетика министрлыгының Liquid Sunshine Alliance оешмасының Энергия инновация үзәге проекты кысаларында, Белл һәм аның командасы кайбер зарядлы молекулаларның (ионнарның) үтүенә мөмкинлек бирә торган юка иономер катламына күчтеләр. Башка ионнарны исәпкә алмыйча. Югары селектив химик үзлекләре аркасында, алар микротирәлеккә көчле йогынты ясау өчен аеруча яраклы.
Bell төркемендәге постдокторлык тикшеренүчесе һәм мәкалә авторы Чанён Ким бакыр катализаторлары өслеген ике гадәти иономер - Nafion һәм Sustainion белән капларга тәкъдим итте. Команда моның катализатор янындагы мохитне - шул исәптән рНны, су һәм углерод диоксиды күләмен - үзгәртү өчен реакцияне файдалы химик матдәләргә җиңел әйләндерелергә мөмкин булган углеродка бай продуктлар алуга юнәлтергә тиеш дигән гипотеза тәкъдим итте. Продуктлар һәм сыек ягулык.
Тикшеренүчеләр һәр иономерның юка катламын һәм ике иономерның ике катламын полимер материалы белән тотып торган бакыр пленкага пленка формалаштыру өчен кулланганнар, аны кулдан ясалган электрохимик күзәнәкнең бер очына якынрак урнаштыра алганнар. Батареяга углекислый газ керткәндә һәм көчәнеш биргәндә, алар батарея аша үтүче гомуми токны үлчәгәннәр. Аннары реакция вакытында янәшәдәге резервуарда җыелган газ һәм сыеклыкны үлчәгәннәр. Ике катламлы очрак өчен, алар углеродка бай продуктлар реакция тарафыннан кулланыла торган энергиянең 80% ын тәшкил итүен ачыклаган, бу капланмаган очрак өчен 60% тан артык.
"Бу сэндвич капламасы ике дөньяның да иң яхшы якларын тәэмин итә: югары продукт сайлап алучанлыгы һәм югары активлык", - диде Белл. Ике катламлы өслек углеродка бай продуктлар өчен генә түгел, ә шул ук вакытта көчле ток тудыра, бу активлыкның артуын күрсәтә.
Тикшеренүчеләр яхшыртылган җавапның бакыр өстендәге капламада тупланган югары CO2 концентрациясе нәтиҗәсе булуын ачыкладылар. Моннан тыш, ике иономер арасындагы өлкәдә тупланган тискәре зарядлы молекулалар түбәнрәк җирле кислоталылык тудырачак. Бу комбинация иономер пленкалары булмаганда барлыкка килә торган концентрация компромиссларын компенсацияли.
Реакциянең нәтиҗәлелеген тагын да яхшырту өчен, тикшеренүчеләр CO2 һәм pHны арттыруның тагын бер ысулы буларак иономер пленкасы таләп итмәгән элек расланган технологиягә мөрәҗәгать иттеләр: импульслы көчәнеш. Ике катламлы иономер каплавына импульслы көчәнеш куллану аша, тикшеренүчеләр капланмаган бакыр һәм статик көчәнеш белән чагыштырганда углеродка бай продуктларның 250% ка артуына ирештеләр.
Кайбер тикшеренүчеләр үз эшләрен яңа катализаторлар эшләүгә юнәлтсәләр дә, катализаторны ачу эш шартларын исәпкә алмый. Катализатор өслегендәге мохитне контрольдә тоту - яңа һәм башкача ысул.
"Без бөтенләй яңа катализатор уйлап тапмадык, ләкин реакция кинетикасы турындагы белемнәребезне кулландык һәм бу белемнәрне катализатор урыны мохитен ничек үзгәртергә кирәклеге турында уйларга ярдәм итәр өчен кулландык", - диде өлкән инженер Адам Вебер. Беркли лабораторияләренең энергетика технологияләре өлкәсендәге галимнәре һәм мәкаләләрнең автордашы.
Киләсе адым - капланган катализаторлар җитештерүне киңәйтү. Беркли лабораториясе командасының башлангыч экспериментлары коммерция куллану өчен кирәкле зур мәйданлы күзәнәкле структураларга караганда күпкә гадирәк булган кечкенә яссы модель системаларын үз эченә алды. "Тигез өслеккә каплау куллану кыен түгел. Ләкин коммерция ысуллары кечкенә бакыр шарларны каплауны үз эченә ала", - диде Белл. Икенче катлам каплау өстәү катлаулырак була. Бер мөмкинлек - ике каплауны бергә кушып, эреткечкә урнаштыру, һәм эреткеч парга әйләнгәндә аларның аерылуын өмет итү. Әгәр аерылмасалар, нишләрбез? Белл болай дип йомгаклады: "Безгә акыллырак булырга кирәк". Ким С, Буй Дж.С., Луо Х һәм башкаларның мәкаләләренә мөрәҗәгать итегез. Бакыр өстендә ике катламлы иономер каплавын кулланып, CO2ны күп углеродлы продуктларга электро-редукцияләү өчен катализатор микротирәлеге. Nat Energy. 2021;6(11):1026-1034. doi:10.1038/s41560-021-00920-8
Бу мәкалә түбәндәге материалдан күчереп алынды. Искәрмә: Материал озынлыгы һәм эчтәлеге буенча үзгәртелгән булырга мөмкин. Тулырак мәгълүмат алу өчен, зинһар, китерелгән чыганак белән элемтәгә керегез.
Бастырып чыгару вакыты: 2021 елның 22 ноябре
