Lìon am foirm gu h-ìosal agus cuiridh sinn thugad post-d le dreach PDF de “Leasachaidhean teicneòlais ùra gus dà-ogsaid charboin a thionndadh gu connadh leaghaidh”
’S e carbon dà-ogsaid (CO2) toradh losgadh connadh fosail agus an gas taigh-glainne as cumanta, a ghabhas tionndadh air ais gu connadh feumail ann an dòigh sheasmhach. Is e aon dhòigh ghealltanach air sgaoilidhean CO2 a thionndadh gu stuth amh connaidh pròiseas ris an canar lughdachadh dealan-cheimigeach. Ach gus a bhith comasach gu malairteach, feumar am pròiseas a leasachadh gus barrachd thoraidhean beairteach ann an carbon a thaghadh no a thoirt gu buil. A-nis, mar a chaidh aithris san iris Nature Energy, tha Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) air dòigh ùr a leasachadh gus uachdar an catalyst copair a thathas a’ cleachdadh airson an ath-bhualadh cuideachail a leasachadh, agus mar sin a’ meudachadh roghnachd a’ phròiseis.
“Ged a tha fios againn gur e copar an catalyst as fheàrr airson an ath-bhualadh seo, chan eil e a’ toirt seachad taghadh àrd airson an toraidh a tha thu ag iarraidh," thuirt Alexis, àrd-eòlaiche ann an Roinn nan Saidheansan Ceimigeach aig Berkeley Lab agus ollamh innleadaireachd cheimigeach aig Oilthigh California, Berkeley. Thuirt Spell. “Fhuair an sgioba againn a-mach gun urrainn dhut àrainneachd ionadail an catalyst a chleachdadh gus diofar chleasan a dhèanamh gus an seòrsa taghadh seo a thoirt seachad.”
Ann an sgrùdaidhean roimhe, tha luchd-rannsachaidh air suidheachaidhean mionaideach a stèidheachadh gus an àrainneachd dealain is cheimigeach as fheàrr a thoirt seachad airson toraidhean làn charbon a chruthachadh le luach malairteach. Ach tha na suidheachaidhean sin an aghaidh nan suidheachaidhean a thachras gu nàdarrach ann an ceallan connaidh àbhaisteach a bhios a’ cleachdadh stuthan giùlain stèidhichte air uisge.
Gus an dealbhadh a dh’ fhaodar a chleachdadh ann an àrainneachd uisge cealla connaidh a dhearbhadh, mar phàirt de phròiseact Ionad Nuadhachd Lùtha aig Caidreachas Sunshine Liquid aig Ministrealachd an Lùtha, thionndaidh Bell agus an sgioba aige gu sreath tana de ionomer, a leigeas le cuid de mholacilean luchdaichte (ianan) a dhol troimhe. Na cuir a-mach ianan eile. Air sgàth an cuid fheartan ceimigeach gu math roghnach, tha iad gu sònraichte freagarrach airson buaidh làidir a thoirt air a’ mhicro-àrainneachd.
Mhol Chanyeon Kim, neach-rannsachaidh iar-dhotaireil ann am buidheann Bell agus a’ chiad ùghdar air a’ phàipear, uachdar chatalaichean copair a chòmhdach le dà ionomer cumanta, Nafion agus Sustainion. Bha an sgioba den bheachd gum bu chòir dha seo an àrainneachd faisg air a’ chatalaiche atharrachadh - a’ gabhail a-steach pH agus meud an uisge agus dà-ogsaid charboin - ann an dòigh air choreigin gus an ath-bhualadh a stiùireadh gus toraidhean beairteach ann an gualain a thoirt gu buil a dh’ fhaodar a thionndadh gu furasta gu ceimigean feumail. Toraidhean agus connadh leaghaidh.
Chuir an luchd-rannsachaidh sreath tana de gach ionomer agus sreath dhùbailte de dhà ionomer air film copair air a chumail suas le stuth polymer gus film a chruthachadh, a b’ urrainn dhaibh a chuir a-steach faisg air aon cheann de chealla electroceimiceach cumadh-làimhe. Nuair a bha iad a’ stealladh carbon dà-ogsaid a-steach don bhataraidh agus a’ cur bholtaids an sàs, thomhais iad an sruth iomlan a bha a’ sruthadh tron bhataraidh. An uairsin thomhais iad an gas agus an leaghan a chruinnich anns an stòr-tasgaidh faisg air làimh rè an ath-bhualadh. Airson a’ chùis dà-shreath, fhuair iad a-mach gun robh toraidhean beairteach ann an carbon 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 an rud as fheàrr den dà shaoghal: taghadh àrd toraidh agus gnìomhachd àrd,” thuirt Bell. Chan e a-mhàin gu bheil an uachdar dà-fhilleadh math airson toraidhean làn charbon, ach bidh e cuideachd a’ gineadh sruth làidir aig an aon àm, a’ nochdadh àrdachadh ann an gnìomhachd.
Cho-dhùin na luchd-rannsachaidh gur e an dùmhlachd àrd CO2 a chruinnich anns a’ chòmhdach dìreach air mullach a’ chopair a thug air an fhreagairt leasaichte. A bharrachd air an sin, bheir moileciuilean le luchd àicheil a chruinnicheas san roinn eadar an dà ionomer searbhachd ionadail nas ìsle. Bidh an cothlamadh seo a’ cuir às do na co-rèiteachaidhean dùmhlachd a bhios buailteach tachairt nuair nach eil filmichean ionomer ann.
Gus èifeachdas an ath-bhualadh a leasachadh tuilleadh, thionndaidh an luchd-rannsachaidh gu teicneòlas a chaidh a dhearbhadh roimhe nach eil feumach air film ionomer mar dhòigh eile air CO2 agus pH a mheudachadh: bholtaids cuisleach. Le bhith a’ cur bholtaids cuisleach air a’ chòmhdach ionomer dà-shreath, choilean an luchd-rannsachaidh àrdachadh 250% ann an toraidhean beairteach ann an gualain an taca ri copar gun chòmhdach agus bholtaids statach.
Ged a bhios cuid de luchd-rannsachaidh a’ cur fòcas air leasachadh chatalaichean ùra, chan eil lorg a’ chatalaiche a’ toirt aire do na suidheachaidhean obrachaidh. Tha smachd a chumail air an àrainneachd air uachdar a’ chatalaiche na dhòigh ùr is eadar-dhealaichte.
“Cha do smaoinich sinn air catalyst gu tur ùr, ach chleachd sinn ar tuigse air cineatics 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’ chatalyst,” thuirt Adam Weber, innleadair àrd-ìre. Saidheansairean ann an raon teicneòlas lùtha aig Berkeley Laboratories agus co-ùghdar phàipearan.
Is e an ath cheum cinneasachadh chatalaichean còmhdaichte a leudachadh. Bha deuchainnean tòiseachaidh sgioba Berkeley Lab a’ toirt a-steach siostaman modail beaga còmhnard, a bha tòrr nas sìmplidh na na structaran porous farsaingeachd mhòr a bha a dhìth airson tagraidhean malairteach. “Chan eil e duilich còmhdach a chuir air uachdar rèidh. Ach dh’ fhaodadh gum bi dòighean malairteach a’ toirt a-steach còmhdach de bhallan beaga copair," thuirt Bell. Bidh e dùbhlanach dàrna sreath de chòmhdach a chur ris. Is e aon chothrom an dà chòmhdach a mheasgachadh agus a thasgadh còmhla ann an solvent, agus an dòchas gun dealaich iad nuair a bhios an solvent a’ falmhachadh. Dè mura dèan iad? Cho-dhùin Bell: “Feumaidh sinn a bhith nas glice.” Thoir sùil air Kim C, Bui JC, Luo X agus feadhainn eile. Microàrainneachd catalaiche gnàthaichte airson lughdachadh dealain CO2 gu toraidhean ioma-charboin a’ cleachdadh còmhdach ionomer dà-fhilleadh air copar. Nat Energy. 2021;6(11):1026-1034. doi:10.1038/s41560-021-00920-8
Tha an t-artaigil seo air ath-riochdachadh bhon stuth a leanas. Nota: Dh’fhaodadh gun deach an stuth a dheasachadh a thaobh faid is susbaint. Airson tuilleadh fiosrachaidh, cuir fios chun an stòr a chaidh ainmeachadh.
Àm puist: 22 dhen t-Samhain 2021
