Täze tehnologiýa uglerod dioksidiniň suwuk ýangyja öwrülmegini gowulandyrýar

Aşakdaky forma dolduryň, biz size “Kömürturşy gazyny suwuk ýangyja öwürmek üçin täze tehnologiýalaryň kämilleşdirilmegi” atly PDF görnüşini e-poçta arkaly ibereris.
Uglerod dioksidi (CO2) gazylyp alynýan ýangyçlaryň we iň köp ýaýran parnik gazynyň ýakylmagynyň önümidir, ony durnukly usulda peýdaly ýangyja öwürmek mümkin. CO2 zyňyndylaryny ýangyç çig malyna öwürmegiň geljegi uly usullarynyň biri elektrohimiki reduksiýa diýilýän prosesdir. Emma täjirçilik taýdan amatly bolmagy üçin, has köp ugleroda baý önümleri saýlamak ýa-da öndürmek üçin bu prosesiň kämilleşdirilmegi zerurdyr. Indi, "Nature Energy" žurnalynda habar berlişi ýaly, Lorens Berkli milli laboratoriýasy (Berkeley laboratoriýasy) kömekçi reaksiýa üçin ulanylýan mis katalizatorynyň ýüzüni gowulandyrmak we şeýlelik bilen prosesiň selektiwligini ýokarlandyrmak üçin täze usul işläp düzdi.
“Misiň bu reaksiýa üçin iň gowy katalizatordygyny bilsek-de, ol islenýän önüm üçin ýokary selektiwligi üpjün etmeýär” diýip, Berkli laboratoriýasynyň himiýa ylymlary bölüminiň uly alymy we Kaliforniýa uniwersitetiniň himiýa inženerçiligi professory Aleksis aýtdy. Spell şeýle diýdi: “Toparymyz bu görnüşli selektiwligi üpjün etmek üçin dürli tilsimleri ýerine ýetirmek üçin katalizatoryň ýerli gurşawyny ulanyp bolýandygyny anyklady”.
Öňki barlaglarda alymlar täjirçilik gymmaty bolan ugleroda baý önümleri döretmek üçin iň gowy elektrik we himiki gurşawy üpjün etmek üçin takyk şertleri döretdiler. Emma bu şertler suw esasly geçiriji materiallary ulanýan adaty ýangyç öýjüklerinde tebigy ýagdaýda ýüze çykýan şertlere ters gelýär.
Energetika ministrliginiň Suwuk Gün şöhlesi bileleşiginiň Energetika innowasiýa merkezi taslamasynyň çäginde ýangyç öýjükleriniň suw gurşawynda ulanylyp bilinjek dizaýny kesgitlemek üçin Bell we onuň topary käbir zarýadly molekulalaryň (ionlaryň) geçmegine mümkinçilik berýän inçe ionomer gatlagyna geçdiler. Beýleki ionlary goşmaň. Ýokary derejede selektiw himiki häsiýetleri sebäpli, olar mikro gurşawa güýçli täsir etmek üçin has amatlydyr.
Bell toparynda doktoranturadan soňky ylmy işgär we makalanyň ilkinji awtory Çanyeon Kim mis katalizatorlarynyň ýüzüni iki sany umumy ionomer, Nafion we Sustainion bilen örtmegi teklip etdi. Topar şeýle etmegiň katalizatoryň golaýyndaky gurşawy, şol sanda pH-ny we suwuň we uglerod dioksidiniň mukdaryny üýtgetmelidigini, şeýle hem reaksiýany peýdaly himiki maddalara aňsatlyk bilen öwrülip bilýän ugleroda baý önümleri öndürmek üçin gönükdirmelidigini çaklady. Önümler we suwuk ýangyçlar.
Barlagçylar polimer materialy bilen goldanylýan mis plyonkasyna her bir ionomeriň inçe gatlagyny we iki ionomeriň iki gatlagyny ulanyp, plyonka emele getirdiler, ony el bilen ýasalan elektrohimiki öýjükleriň bir ujuna golaý goýup bilýärdiler. Batareýanyň içine uglerod dioksidini guýup, naprýaženiýeni ulananda, olar batareýadan geçýän umumy toguň güýjüni ölçediler. Soňra reaksiýa wagtynda goňşy rezerwuarda ýygnanan gazyň we suwuklygyň möçberini ölçediler. Iki gatlakly ýagdaý üçin, olar ugleroda baý önümleriň reaksiýa tarapyndan sarp edilýän energiýanyň 80% -ni düzýändigini, örtülmedik ýagdaýda bolsa 60% -den ýokarydygyny anykladylar.
“Bu sendwiç örtügi iki dünýäniň iň gowusyny üpjün edýär: ýokary önüm saýlama ukyby we ýokary işjeňlik”, diýip Bell aýtdy. Iki gatlakly ýüz diňe bir ugleroda baý önümler üçin gowy däl, eýsem şol bir wagtyň özünde güýçli tok döredýär, bu bolsa işjeňligiň artýandygyny görkezýär.
Barlagçylar gowulanan reaksiýanyň misiň üstünde ýerleşýän örtükde toplanan ýokary CO2 konsentrasiýasynyň netijesidigini netijä geldiler. Mundan başga-da, iki ionomeriň arasyndaky sebitde toplanýan negatiw zarýadly molekulalar ýerli kislotalylygyň peselmegini döreder. Bu kombinasiýa ionomer plýonkalarynyň ýoklugynda ýüze çykýan konsentrasiýa deňagramlylygynyň öwezini dolýar.
Reaksiýanyň netijeliligini has-da ýokarlandyrmak üçin, barlagçylar CO2 we pH-ny ýokarlandyrmagyň başga bir usuly hökmünde ionomer plýonkasyny talap etmeýän öň subut edilen tehnologiýa: impulsly naprýaženiýe ulandylar. Iki gatlakly ionomer örtügine impulsly naprýaženiýe ulanmak arkaly barlagçylar örtülmedik mis we statik naprýaženiýe bilen deňeşdirilende ugleroda baý önümleriň 250% artmagyna ýetdiler.
Käbir ylmy işgärler öz işlerini täze katalizatorlaryň işlenip düzülmegine gönükdirseler-de, katalizatoryň açylmagy iş şertlerini hasaba almaýar. Katalizatoryň ýüzündäki daşky gurşawy dolandyrmak täze we başgaça usuldyr.
“Biz düýbünden täze katalizator oýlap tapmadyk, ýöne reaksiýa kinetikasy baradaky düşünjämizi ulandyk we bu bilimlerimizi katalizator meýdançasynyň gurşawyny nädip üýtgetmelidigi barada pikirlenmäge ýol görkezmek üçin ulandyk” diýip, uly inžener Adam Weber aýtdy. Berkli Laboratoriýalarynyň energiýa tehnologiýalary ulgamyndaky alymlar we makalalaryň awtorlarynyň biri.
Indiki ädim örtülen katalizatorlaryň önümçiligini giňeltmekdir. Berkli laboratoriýa toparynyň deslapky tejribeleri kiçi tekiz model ulgamlaryny öz içine aldy, olar täjirçilik maksatly ulanylyşlar üçin zerur bolan giň meýdanly gözenekli gurluşlardan has ýönekeýdi. “Tekiz ýüze örtük sürmek kyn däl. Emma täjirçilik usullary kiçi mis toplaryny örtmegi öz içine alyp biler” diýip, Bell aýtdy. Ikinji örtük gatlagyny goşmak kynlaşýar. Bir mümkinçilik, iki örtügi garyşdyryp, erijide goýmak we eriji bugaranda olaryň aýrylmagyna umyt etmekdir. Eger aýrylmasa näme bolar? Bell şeýle netijä geldi: “Biz diňe akylly bolmaly”. Kim C, Bui JC, Luo X we beýlekilere serediň. Misde iki gatlakly ionomer örtügini ulanyp, CO2-ni köp uglerodly önümlere elektro-reduksiýa etmek üçin özleşdirilen katalizator mikro gurşawy. Nat Energy. 2021;6(11):1026-1034. doi:10.1038/s41560-021-00920-8
Bu makala aşakdaky materiallardan alyndy. Bellik: Material uzynlygy we mazmuny boýunça redaktirlenip bilner. Has giňişleýin maglumat üçin, salgylanan çeşme bilen habarlaşyň.