Líon isteach an fhoirm thíos agus seolfaimid leagan PDF de “Feabhsuithe teicneolaíochta nua chun dé-ocsaíd charbóin a thiontú ina bhreosla leachtach” chugat ar ríomhphost.
Is é dé-ocsaíd charbóin (CO2) toradh dó breoslaí iontaise agus an gás ceaptha teasa is coitianta, agus is féidir é a thiontú ar ais ina bhreoslaí úsáideacha ar bhealach inbhuanaithe. Bealach gealladh fúithi chun astaíochtaí CO2 a thiontú ina amhábhar breosla ná próiseas ar a dtugtar laghdú leictriceimiceach. Ach le go mbeidh sé inmharthana ó thaobh tráchtála de, ní mór an próiseas a fheabhsú chun níos mó táirgí saibhir i gcarbóin atá ag teastáil a roghnú nó a tháirgeadh. Anois, mar a tuairiscíodh san iris Nature Energy, tá modh nua forbartha ag Saotharlann Náisiúnta Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) chun dromchla an chatalaíoch copair a úsáidtear don imoibriú cúnta a fheabhsú, rud a mhéadaíonn roghnaíocht an phróisis.
“Cé go bhfuil a fhios againn gurb é copar an catalaíoch is fearr don imoibriú seo, ní sholáthraíonn sé roghnaíocht ard don táirge atá ag teastáil,” a dúirt Alexis, eolaí sinsearach i Roinn na nEolaíochtaí Ceimiceacha ag Saotharlann Berkeley agus ollamh innealtóireachta ceimiceach in Ollscoil California, Berkeley. Dúirt Spell. “Fuair ár bhfoireann amach gur féidir leat timpeallacht áitiúil an chatalaíoch a úsáid chun cleasa éagsúla a dhéanamh chun an cineál seo roghnaíochta a sholáthar.”
I staidéir roimhe seo, tá coinníollacha beachta bunaithe ag taighdeoirí chun an timpeallacht leictreach agus cheimiceach is fearr a sholáthar chun táirgí saibhir i gcarbóin a chruthú a bhfuil luach tráchtála acu. Ach tá na coinníollacha seo contrártha leis na coinníollacha a tharlaíonn go nádúrtha i gcealla breosla tipiciúla a úsáideann ábhair sheoltacha uiscebhunaithe.
Chun an dearadh is féidir a úsáid i dtimpeallacht uisce na gceall breosla a chinneadh, mar chuid de thionscadal Ionad Nuálaíochta Fuinnimh de chuid Chomhghuaillíocht Sunshine Liquid na hAireachta Fuinnimh, d’úsáid Bell agus a fhoireann sraith tanaí ianaiméir, rud a ligeann do mhóilíní luchtaithe (ian) áirithe dul tríd. Eisiamh iain eile. Mar gheall ar a n-airíonna ceimiceacha an-roghnacha, tá siad oiriúnach go háirithe chun tionchar láidir a imirt ar an micri-thimpeallacht.
Mhol Chanyeon Kim, taighdeoir iardhochtúireachta i ngrúpa Bell agus an chéad údar den pháipéar, sciath a chur ar dhromchla catalaíoch copair le dhá ianóiméir choitianta, Nafion agus Sustainion. Rinne an fhoireann hipitéis go n-athródh sé sin an timpeallacht in aice leis an gcatalaíoch - lena n-áirítear an pH agus méid an uisce agus an dé-ocsaíd charbóin - ar bhealach éigin chun an t-imoibriú a threorú chun táirgí saibhir i gcarbóin a tháirgeadh ar féidir iad a thiontú go héasca ina gceimiceáin úsáideacha. Táirgí agus breoslaí leachtacha.
Chuir na taighdeoirí sraith tanaí de gach ianóiméir agus sraith dhúbailte de dhá ianóiméir i bhfeidhm ar scannán copair a raibh ábhar polaiméire mar thaca leis chun scannán a chruthú, agus d’fhéadfaidís é a chur isteach gar do cheann amháin de chill leictriceimiceach lámhchruthach. Agus dé-ocsaíd charbóin á instealladh isteach sa cheallraí agus voltas á chur i bhfeidhm acu, thomhais siad an sruth iomlán a shreabhann tríd an gceallraí. Ansin thomhais siad an gás agus an leacht a bailíodh sa taiscumar in aice láimhe le linn an imoibrithe. I gcás an dá shraith, fuair siad amach gur bhain 80% den fhuinneamh a ídíodh san imoibriú le táirgí saibhir i gcarbóin—níos airde ná 60% sa chás neamhbhrataithe.
“Tugann an sciath ceapaire seo an chuid is fearr den dá shaol: roghnaíocht ard táirgí agus gníomhaíocht ard,” a dúirt Bell. Ní hamháin go bhfuil an dromchla déchiseal maith do tháirgí saibhir i gcarbóin, ach gineann sé sruth láidir ag an am céanna, rud a léiríonn méadú ar ghníomhaíocht.
Tháinig na taighdeoirí ar an gconclúid gurbh é an tiúchan ard CO2 a carnaíodh sa sciath go díreach ar bharr an chopair ba chúis leis an bhfreagairt fheabhsaithe. Ina theannta sin, beidh aigéadacht áitiúil níos ísle mar thoradh ar mhóilíní luchtaithe go diúltach a charnaíonn sa réigiún idir an dá ianóiméir. Déanann an teaglaim seo na comhbhabhtálacha tiúchana a tharlaíonn de ghnáth in éagmais scannán ianóiméir a fhritháireamh.
Chun éifeachtúlacht an imoibrithe a fheabhsú tuilleadh, d’iompaigh na taighdeoirí ar theicneolaíocht a bhí cruthaithe roimhe seo nach dteastaíonn scannán ianaiméir uaithi mar mhodh eile chun CO2 agus pH a mhéadú: voltas cuisleach. Trí voltas cuisleach a chur i bhfeidhm ar an sciath ianaiméir déchiseal, bhain na taighdeoirí méadú 250% amach i dtáirgí saibhir i gcarbóin i gcomparáid le copar neamhbhrataithe agus voltas statach.
Cé go ndíríonn roinnt taighdeoirí a gcuid oibre ar fhorbairt catalaígh nua, ní chuirtear coinníollacha oibriúcháin san áireamh agus an catalaíoch á fhionnadh. Is modh nua agus difriúil é an timpeallacht ar dhromchla an chatalaígh a rialú.
“Níor cheapamar catalaíoch nua ar fad, ach bhaineamar úsáid as ár dtuiscint ar chinéitic imoibrithe agus as an eolas seo chun treoir a thabhairt dúinn agus muid ag smaoineamh ar conas timpeallacht shuíomh an chatalaíoch a athrú,” a dúirt Adam Weber, innealtóir sinsearach. Eolaithe i réimse na teicneolaíochta fuinnimh ag Saotharlanna Berkeley agus comhúdar páipéar.
Is é an chéad chéim eile ná táirgeadh catalaíoch brataithe a leathnú. Bhain turgnaimh réamhchéime fhoireann Saotharlann Berkeley le córais mhúnla beaga cothroma, a bhí i bhfad níos simplí ná na struchtúir scagacha móra a bhí riachtanach le haghaidh feidhmeanna tráchtála. “Níl sé deacair sciath a chur i bhfeidhm ar dhromchla cothrom. Ach d’fhéadfadh liathróidí beaga copair a bheith i gceist le modhanna tráchtála,” a dúirt Bell. Bíonn sé dúshlánach an dara sraith sciath a chur leis. Is féidir an dá sciath a mheascadh agus a thaisceadh le chéile i dtuaslagóir, agus súil a bheith acu go ndealóidh siad nuair a ghalóidh an tuaslagóir. Cad a tharlóidh mura ndéanfadh? Chríochnaigh Bell: “Ní mór dúinn a bheith níos cliste.” Féach Kim C, Bui JC, Luo X agus daoine eile. Micrea-thimpeallacht chatalaíoch saincheaptha le haghaidh leictrea-laghdú CO2 go táirgí ilcharbóin ag baint úsáide as sciath ianaiméir dúbailte-chiseal ar chopar. Nat Energy. 2021;6(11):1026-1034. doi:10.1038/s41560-021-00920-8
Tá an t-alt seo atáirgthe ón ábhar seo a leanas. Tabhair faoi deara: B’fhéidir gur cuireadh eagarthóireacht ar an ábhar ó thaobh faid agus ábhair de. Le haghaidh tuilleadh eolais, déan teagmháil leis an bhfoinse a luadh.
Am an phoist: 22 Samhain 2021
