Lìon a-steach am foirm gu h-ìosal agus cuiridh sinn post-d thugad an dreach PDF de “Leasachaidhean teicneòlais ùr gus carbon dà-ogsaid a thionndadh gu connadh leaghaidh”
Tha carbon dà-ogsaid (CO2) mar thoradh air connadh fosail a losgadh agus an gas taigh-glainne as cumanta, a ghabhas atharrachadh air ais gu connadh feumail ann an dòigh sheasmhach. Is e aon dòigh gealltanach air sgaoilidhean CO2 a thionndadh gu bhith na stòras connaidh pròiseas ris an canar lughdachadh electrochemical. Ach airson a bhith comasach gu malairteach, feumar am pròiseas a leasachadh gus toraidhean làn gualain a thaghadh no a thoirt gu buil. A-nis, mar a chaidh aithris anns an iris Nature Energy, tha Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) air dòigh ùr a leasachadh gus uachdar a’ chatalaiche copair a thathas a’ cleachdadh airson an ath-bhualadh cuideachaidh a leasachadh, agus mar sin a’ meudachadh taghadh a’ phròiseis.
“Ged a tha fios againn gur e copar an inneal as fheàrr airson an ath-bhualadh seo, chan eil e a’ toirt seachad taghadh àrd airson an toradh a tha thu ag iarraidh, ”thuirt Alexis, àrd neach-saidheans ann an Roinn nan Saidheansan Ceimigeach aig Berkeley Lab agus àrd-ollamh innleadaireachd cheimigeach aig an Oilthigh. California, Berkeley. Thuirt an litreachadh. “Fhuair an sgioba againn a-mach gun urrainn dhut àrainneachd ionadail an inneal-togail a chleachdadh gus diofar chleasan a dhèanamh gus an seòrsa seo de roghainn a thoirt seachad.”
Ann an sgrùdaidhean roimhe, tha luchd-rannsachaidh air suidheachaidhean mionaideach a stèidheachadh gus an àrainneachd dealain is ceimigeach as fheàrr a thoirt seachad airson a bhith a’ cruthachadh thoraidhean làn gualain le luach malairteach. Ach tha na cumhaichean sin an aghaidh nan cumhachan a tha a’ tachairt gu nàdarra ann an ceallan connaidh àbhaisteach a’ cleachdadh stuthan giùlain stèidhichte air uisge.
Gus faighinn a-mach dè an dealbhadh a ghabhas cleachdadh ann an àrainneachd uisge cealla connaidh, mar phàirt de phròiseact Ionad Ùr-ghnàthachaidh Cumhachd Caidreachas Sunshine Liquid Ministreachd an Lùtha, thionndaidh Bell agus an sgioba aige gu sreath tana de ionomer, a leigeas le cuid de chìsean cosgais. moileciuilean (ions) a dhol troimhe. Na cuir a-mach ions eile. Air sgàth na feartan ceimigeach fìor roghnach aca, tha iad gu sònraichte freagarrach airson buaidh làidir a thoirt air a ’mhic-àrainneachd.
Mhol Chanyeon Kim, neach-rannsachaidh iar-dhotaireil anns a 'bhuidheann Bell agus a' chiad ùghdar a 'phàipeir, a bhith a' còmhdach uachdar catalysts copair le dà ianomers cumanta, Nafion agus Sustainion. Bha an sgioba a’ smaoineachadh gum bu chòir dha seo atharrachadh a dhèanamh air an àrainneachd faisg air a’ chatalaiche - a’ toirt a-steach am pH agus na tha de dh’ uisge agus de charbon dà-ogsaid - ann an dòigh air choireigin gus am freagairt a stiùireadh gus toraidhean làn gualain a thoirt gu buil a ghabhas atharrachadh gu furasta gu ceimigean feumail. Bathar agus connadh leaghaidh.
Chuir an luchd-rannsachaidh sreath tana de gach ionomer agus còmhdach dùbailte de dhà ionomers gu film copair le taic bho stuth polymer gus film a chruthachadh, a dh’ fhaodadh iad a chuir a-steach faisg air aon cheann de chealla electrochemical cumadh làimhe. Nuair a bha iad a’ stealladh carbon dà-ogsaid a-steach don bhataraidh agus a’ cur a-steach bholtachd, thomhais iad an sruth iomlan a bha a’ sruthadh tron bhataraidh. An uairsin thomhais iad an gas agus an leaghan a chaidh a chruinneachadh anns an loch tasgaidh faisg air làimh rè an ath-bhualadh. Airson a ’chùis dà-fhilleadh, lorg iad gu robh toraidhean làn gualain a’ dèanamh suas 80% den lùth a chaidh a chaitheamh leis an ath-bhualadh - nas àirde na 60% anns a ’chùis gun chòmhdach.
“Tha an còmhdach ceapaire seo a’ toirt seachad a ’chuid as fheàrr den dà shaoghal: taghadh toraidh àrd agus gnìomhachd àrd,” thuirt Bell. Tha an uachdar còmhdach dùbailte chan ann a-mhàin math airson toraidhean làn gualain, ach bidh e cuideachd a ’gineadh sruth làidir aig an aon àm, a’ nochdadh àrdachadh ann an gnìomhachd.
Cho-dhùin an luchd-rannsachaidh gun robh am freagairt leasaichte mar thoradh air an ìre àrd de CO2 a chaidh a chruinneachadh anns a’ chòmhdach dìreach air mullach an copair. A bharrachd air an sin, bheir moileciuilean le droch uallach a chruinnicheas san roinn eadar an dà ionomers searbhachd ionadail nas ìsle. Tha an cothlamadh seo a’ cuir an aghaidh na h-iomlaidean dùmhlachd a tha buailteach tachairt às aonais filmichean ionomer.
Gus tuilleadh leasachaidh a dhèanamh air èifeachdas an ath-bhualadh, thionndaidh an luchd-rannsachaidh gu teicneòlas a chaidh a dhearbhadh roimhe seo nach eil feumach air film ionomer mar dhòigh eile air CO2 agus pH àrdachadh: bholtadh pulsed. Le bhith a’ cur bholtadh pulsed ris a’ chòmhdach ionomer le còmhdach dùbailte, choilean an luchd-rannsachaidh àrdachadh 250% ann an toraidhean làn gualain an taca ri copar gun chòmhdach agus bholtadh statach.
Ged a tha cuid de luchd-rannsachaidh a 'cuimseachadh an cuid obrach air leasachadh catalysts ùra, chan eil lorg an catalyst a' toirt aire do shuidheachaidhean obrachaidh. Tha smachd air an àrainneachd air uachdar catalyst na dhòigh ùr is eadar-dhealaichte.
“Cha do chruthaich sinn catalyst gu tur ùr, ach chleachd sinn ar tuigse mu chinetics ath-bhualadh agus chleachd sinn an t-eòlas seo gus ar stiùireadh ann a bhith a’ smaoineachadh air mar a dh’ atharraicheas sinn àrainneachd làrach a’ chatalaiche," thuirt Adam Weber, àrd innleadair. Luchd-saidheans ann an raon teicneòlas lùtha aig Berkeley Laboratories agus co-ùghdar phàipearan.
Is e an ath cheum leudachadh a dhèanamh air cinneasachadh catalysts còmhdaichte. Bha deuchainnean tòiseachaidh sgioba Berkeley Lab a’ toirt a-steach siostaman modal còmhnard beaga, a bha gu math nas sìmplidhe na na structaran porous mòr-sgìre a dh’ fheumar airson cleachdadh malairteach. “Chan eil e duilich còmhdach a chuir air uachdar còmhnard. Ach dh’ fhaodadh dòighean malairteach a bhith a’ toirt a-steach còmhdachadh bàlaichean copair beaga, ”thuirt Bell. Bidh e na dhùbhlan dàrna sreath de chòmhdach a chuir ris. Is e aon chothrom an dà chòmhdach a mheasgachadh agus a thasgadh còmhla ann am fuasgladh, agus an dòchas gun dealaich iad nuair a dh’ fhàsas an t-solusach. Dè mura dèan iad sin? Cho-dhùin Bell: “Feumaidh sinn a bhith nas glice." Thoir sùil air Kim C, Bui JC, Luo X agus feadhainn eile. Micro-àrainneachd catalyst gnàthaichte airson electro-lùghdachadh CO2 gu toraidhean ioma-charbon a’ cleachdadh còmhdach ionomer dà-fhillte air copar. Nat Lùth. 2021; 6(11):1026-1034. doi: 10.1038/s41560-021-00920-8
Tha an artaigil seo air ath-riochdachadh bhon stuth a leanas. Nota: Is dòcha gun deach an stuth a dheasachadh airson fad agus susbaint. Airson tuilleadh fiosrachaidh, cuir fios chun stòr a chaidh ainmeachadh.
Ùine puist: Samhain-22-2021
