Bete beheko formularioa eta "Karbono dioxidoa erregai likido bihurtzeko teknologia berrien hobekuntzak" PDF bertsioa bidaliko dizugu.
Karbono dioxidoa (CO2) erregai fosilen eta berotegi-efektuko gas ohikoena erretzearen produktua da, modu iraunkorrean berriro erregai erabilgarria bihur daitekeena. CO2 isuriak erregai lehengai bihurtzeko modu itxaropentsu bat murrizketa elektrokimikoa deritzon prozesua da. Baina komertzialki bideragarria izan dadin, prozesua hobetu egin behar da karbonoan aberatsak diren produktu gehiago hautatu edo ekoizteko. Orain, Nature Energy aldizkarian jakinarazi dutenez, Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) metodo berri bat garatu du erreakzio laguntzailerako erabiltzen den kobre katalizatzailearen gainazala hobetzeko, eta horrela prozesuaren selektibitatea areagotuz.
"Kobrea erreakzio honen katalizatzaile onena dela dakigun arren, ez dio selektibitate handirik ematen nahi den produktuari", esan du Alexisek, Berkeley Lab-eko Kimika Zientzien Saileko zientzialari nagusi eta Unibertsitateko ingeniaritza kimikoko irakasleak. Kaliforniakoa, Berkeley. Spell esan zuen. "Gure taldeak aurkitu zuen katalizatzailearen tokiko ingurunea erabil dezakezula selektibitate mota hori emateko hainbat trikimailu egiteko".
Aurreko ikerketetan, ikertzaileek baldintza zehatzak ezarri dituzte ingurune elektriko eta kimiko onena eskaintzeko, balio komertziala duten karbonoan aberatsak diren produktuak sortzeko. Baina baldintza hauek uretan oinarritutako material eroaleak erabiltzen dituzten erregai-piletan modu naturalean gertatzen diren baldintzen aurkakoak dira.
Erregai-pilen ur-ingurunean erabil daitekeen diseinua zehazteko, Energiaren Ministerioko Liquid Sunshine Alliance-ren Energia Berrikuntza Zentroaren proiektuaren barruan, Bell eta bere taldeak ionomero geruza mehe batera jo zuten, karga kargatu batzuk ahalbidetzen dituena. igarotzeko molekulak (ioiak). Beste ioi batzuk baztertu. Propietate kimiko oso selektiboengatik, bereziki egokiak dira mikroingurunean eragin handia izateko.
Chanyeon Kim-ek, Bell taldeko doktorego-ondoko ikertzaileak eta paperaren lehen egileak, proposatu zuen kobre-katalizatzaileen gainazala bi ionomero arruntekin estaltzea, Nafion eta Sustainion. Taldeak hipotesia egin zuen hori eginez gero katalizatzailetik gertu dagoen ingurunea aldatu beharko litzatekeela —ph-a eta ur eta karbono dioxido kantitatea barne— nolabait erreakzioa bideratzeko erreakzioa karbonoan aberatsak diren produktu kimiko erabilgarri bihur daitezkeenak ekoizteko. Produktuak eta erregai likidoak.
Ikertzaileek ionomero bakoitzaren geruza mehe bat eta bi ionomeroren geruza bikoitza aplikatu zituzten polimerozko material batek eusten dion kobrezko film bati, film bat osatzeko, eskuz itxurako zelula elektrokimiko baten mutur batetik gertu txerta zezaketen. Karbono dioxidoa baterian injektatu eta tentsioa aplikatzean, bateriatik igarotzen den korronte osoa neurtu zuten. Ondoren, erreakzioan ondoko biltegian bildutako gasa eta likidoa neurtu zituzten. Bi geruzako kasurako, karbonoan aberatsak diren produktuek erreakzioak kontsumitzen duen energiaren %80 hartzen zutela ikusi zuten, estali gabeko kasuetan %60 baino handiagoa.
"Ogitarteko estaldura honek bi munduetako onena eskaintzen du: produktuen selektibitate handia eta jarduera handia", esan zuen Bellek. Geruza bikoitzeko gainazala karbonoan aberatsak diren produktuetarako ona ez ezik, korronte indartsua sortzen du aldi berean, jardueraren gorakada adierazten du.
Ikertzaileek ondorioztatu zuten erantzun hobetua estalduran zuzenean kobrearen gainean metatutako CO2 kontzentrazio altuaren ondorioa izan zela. Gainera, bi ionomeroen arteko eskualdean pilatzen diren karga negatiboko molekulek tokiko azidotasun txikiagoa sortuko dute. Konbinazio honek ionomero-filmik ezean gertatu ohi diren kontzentrazio-konpromisoak konpentsatzen ditu.
Erreakzioaren eraginkortasuna are gehiago hobetzeko, ikertzaileek aldez aurretik frogatutako teknologia batera jo dute, ionomero-filmik behar ez duena, CO2 eta pH-a handitzeko beste metodo gisa: tentsio pultsatua. Geruza bikoitzeko ionomero estaldurari pultsatutako tentsioa aplikatuz, ikertzaileek % 250eko igoera lortu zuten karbonoan aberatsak diren produktuak estali gabeko kobrearekin eta tentsio estatikoarekin alderatuta.
Ikertzaile batzuek beren lana katalizatzaile berrien garapenera bideratzen badute ere, katalizatzailearen aurkikuntzak ez ditu funtzionamendu baldintzak kontuan hartzen. Katalizatzailearen gainazaleko ingurunea kontrolatzea metodo berri eta ezberdina da.
"Ez genuen katalizatzaile guztiz berririk sortu, baina erreakzio-zinetikaren ulermena erabili genuen eta ezagutza hori erabili genuen katalizatzaile-gunearen ingurunea nola aldatu pentsatzeko", esan zuen Adam Weber ingeniari nagusiak. Berkeley Laboratories-eko energia-teknologiaren alorreko zientzialariak eta artikuluen egilekidea.
Hurrengo urratsa estalitako katalizatzaileen ekoizpena zabaltzea da. Berkeley Lab taldearen aurretiazko esperimentuetan eredu lauko sistema txikiak izan ziren, aplikazio komertzialetarako behar ziren eremu handiko egitura porotsuak baino askoz errazagoak zirenak. «Ez da zaila estaldura bat gainazal lau batean aplikatzea. Baina metodo komertzialek kobrezko bola txikiak estaltzea izan dezakete ", esan zuen Bellek. Bigarren estaldura geruza bat gehitzea erronka bihurtzen da. Aukera bat bi estaldurak disolbatzaile batean nahastea eta metatzea da, eta disolbatzailea lurruntzen denean bananduko direla espero. Zer egiten ez badute? Bell-ek ondorioztatu zuen: "Adimentsuagoak izan behar dugu". Aipatu Kim C, Bui JC, Luo X eta beste batzuetara. Katalizatzaile mikroinguru pertsonalizatua CO2-a karbono anitzeko produktuetara elektro-murrizteko, geruza bikoitzeko ionomero estaldura erabiliz kobrearen gainean. Nat Energia. 2021;6(11):1026-1034. doi:10.1038/s41560-021-00920-8
Artikulu hau honako material honetatik erreproduzitu da. Oharra: baliteke materiala luzera eta edukiagatik editatu izana. Informazio gehiago lortzeko, jarri harremanetan aipatutako iturriarekin.
Argitalpenaren ordua: 2021-11-22
