Fëllt de Formulaire hei ënnen aus a mir schécken Iech d'PDF Versioun vun "Nei Technologieverbesserunge fir Kuelendioxid a flëssege Brennstoff ëmzewandelen"
Kuelendioxid (CO2) ass d'Produkt vum Verbrenne vu fossille Brennstoffer an den allgemengsten Treibhausgas, deen op eng nohalteg Manéier an nëtzlech Brennstoffer ëmgewandelt ka ginn. Ee verspriechende Wee fir d'CO2 Emissiounen an d'Brennstoffmaterial ëmzewandelen ass e Prozess genannt elektrochemesch Reduktioun. Awer fir kommerziell liewensfäeg ze sinn, muss de Prozess verbessert ginn fir méi gewënschte Kuelestoffräiche Produkter ze wielen oder ze produzéieren. Elo, wéi am Journal Nature Energy gemellt, huet Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) eng nei Method entwéckelt fir d'Uewerfläch vum Kupferkatalysator ze verbesseren, dee fir d'Hëllefsreaktioun benotzt gëtt, an doduerch d'Selektivitéit vum Prozess erhéijen.
"Obwuel mir wëssen datt Kupfer de beschte Katalysator fir dës Reaktioun ass, bitt et keng héich Selektivitéit fir de gewënschte Produkt", sot den Alexis, e Senior Wëssenschaftler am Department of Chemical Sciences am Berkeley Lab an e Professer fir Chemesch Ingenieur op der Universitéit vu Kalifornien, Berkeley. Zauber gesot. "Eis Team huet festgestallt datt Dir d'lokal Ëmfeld vum Katalysator benotze kënnt fir verschidden Tricken ze maachen fir dës Zort Selektivitéit ze bidden."
A fréiere Studien hunn d'Fuerscher präzis Bedéngungen etabléiert fir dat bescht elektrescht a chemescht Ëmfeld ze bidden fir Kuelestoffräich Produkter mat kommerziellen Wäert ze kreéieren. Awer dës Konditioune sinn am Géigesaz zu de Bedéngungen, déi natierlech an typesche Brennstoffzellen optrieden, déi Waasserbaséiert Leitmaterial benotzen.
Fir den Design ze bestëmmen, deen an der Brennstoffzell-Waasserëmfeld benotzt ka ginn, am Kader vum Energy Innovation Center Projet vun der Liquid Sunshine Alliance vum Ministère fir Energie, hunn de Bell a seng Equipe op eng dënn Schicht Ionomer gedréint, déi bestëmmte gelueden Moleküle (Ionen) fir duerchzegoen. Ausgeschloss aner Ionen. Duerch hir héich selektiv chemesch Eegeschafte si se besonnesch gëeegent fir e staarken Impakt op d'Mikroëmfeld ze hunn.
De Chanyeon Kim, e Postdoctoral Fuerscher an der Bell Grupp an den éischten Auteur vum Pabeier, huet proposéiert d'Uewerfläch vu Kupferkatalysatoren mat zwee gemeinsame Ionomeren, Nafion a Sustainion, ze beschichten. D'Team huet hypothetiséiert datt dëst d'Ëmfeld no beim Katalysator ännere sollt - dorënner de pH an d'Quantitéit u Waasser a Kuelendioxid - op iergendeng Manéier fir d'Reaktioun ze dirigéieren fir Kuelestoffräich Produkter ze produzéieren déi einfach an nëtzlech Chemikalien ëmgewandelt kënne ginn. Produkter a flësseg Brennstoffer.
D'Fuerscher hunn eng dënn Schicht vun all Ionomer an eng Duebelschicht vun zwee Ionomeren op e Kupferfilm applizéiert, deen vun engem Polymermaterial ënnerstëtzt gëtt, fir e Film ze bilden, deen se no engem Enn vun enger handfërmeger elektrochemescher Zell asetzen konnten. Wann Dir Kuelendioxid an d'Batterie sprëtzen an d'Spannung applizéiert, hu se de Gesamtstroum gemooss, deen duerch d'Batterie fléisst. Duerno hunn se de Gas an d'Flëssegkeet gemooss, déi am ugrenzenden Reservoir während der Reaktioun gesammelt goufen. Fir den zwee-Schichte Fall hu se festgestallt datt Kuelestoff-räich Produkter fir 80% vun der Energie verbraucht vun der Reaktioun ausmaachen - méi wéi 60% am onbeschichtete Fall.
"Dës Sandwichbeschichtung bitt dat Bescht vu béide Welten: héich Produkt Selektivitéit an héich Aktivitéit", sot Bell. D'duebelschichteg Uewerfläch ass net nëmme gutt fir Kuelestoff-räich Produkter, awer generéiert och e staarke Stroum zur selwechter Zäit, wat eng Erhéijung vun der Aktivitéit beweist.
D'Fuerscher hunn ofgeschloss datt déi verbessert Äntwert d'Resultat vun der héijer CO2 Konzentratioun war, déi an der Beschichtung direkt op der Kupfer accumuléiert ass. Zousätzlech wäerten negativ gelueden Molekülen, déi an der Regioun tëscht den zwee Ionomeren accumuléieren, eng méi niddereg lokal Aciditéit produzéieren. Dës Kombinatioun kompenséiert d'Konzentratiounsaustausch, déi tendéieren an der Verontreiung vun Ionomer Filmer.
Fir d'Effizienz vun der Reaktioun weider ze verbesseren, hunn d'Fuerscher sech op eng virdru bewährte Technologie ëmgewandelt, déi keen Ionomerfilm erfuerdert als eng aner Method fir CO2 a pH ze erhéijen: pulséiert Spannung. Andeems se pulséiert Spannung op d'duebelschicht Ionomerbeschichtung applizéiert hunn, hunn d'Fuerscher eng 250% Erhéijung vun de Kuelestoffräiche Produkter am Verglach zum onbeschichtete Kupfer a statesche Spannung erreecht.
Obwuel e puer Fuerscher hir Aarbecht op d'Entwécklung vun neie Katalysator konzentréieren, d'Entdeckung vun der Katalysator net Rechnung Operatioun Bedéngungen. D'Ëmwelt op der Katalysator Uewerfläch ze kontrolléieren ass eng nei an aner Method.
"Mir sinn net mat engem komplett neie Katalysator komm, awer hunn eist Verständnis vun der Reaktiounskinetik benotzt an dëst Wëssen benotzt fir eis ze denken iwwer wéi d'Ëmfeld vun der Katalysatorplaz geännert gëtt", sot den Adam Weber, e Senior Ingenieur. Wëssenschaftler am Beräich vun Energie Technologie um Berkeley Laboratoiren a Co-Autor vun Aarbechten.
De nächste Schrëtt ass d'Produktioun vu Beschichtete Katalysatoren auszebauen. Dem Berkeley Lab Team seng virleefeg Experimenter involvéiert kleng flaach Modellsystemer, déi vill méi einfach waren wéi déi grouss Beräicher porös Strukturen, déi fir kommerziell Uwendungen erfuerderlech sinn. "Et ass net schwéier eng Beschichtung op enger flächeger Uewerfläch ze applizéieren. Awer kommerziell Methode kënnen d'Beschichtung vu kleng Kupferbäll involvéieren, "sot de Bell. Eng zweet Schicht Beschichtung ze addéieren gëtt Erausfuerderung. Eng Méiglechkeet ass déi zwee Beschichtungen zesummen an engem Léisungsmëttel ze vermëschen an ze deposéieren, an hoffen datt se trennen wann de Léisungsmëttel verdampft. Wat wann se net? De Bell huet ofgeschloss: "Mir musse just méi clever sinn." Referéiert op Kim C, Bui JC, Luo X an anerer. Benotzerdefinéiert Katalysator Mikroëmfeld fir Elektro-Reduktioun vun CO2 op Multi-Kuelestoffprodukter mat Duebelschicht Ionomerbeschichtung op Kupfer. Nat Energie. 2021;6(11):1026-1034. doi:10.1038/s41560-021-00920-8
Dësen Artikel ass aus dem folgenden Material reproduzéiert. Bemierkung: D'Material kann fir Längt an Inhalt geännert ginn. Fir méi Informatioun, kontaktéiert w.e.g. déi zitéiert Quell.
Post Zäit: Nov-22-2021
