Comhlánaigh an fhoirm thíos agus seolfaimid an leagan PDF de “Feabhsuithe teicneolaíochta nua chun dé-ocsaíd charbóin a thiontú go breosla leachtach” chugat ar ríomhphost.
Is éard is dé-ocsaíd charbóin (CO2) ann mar thoradh ar dhó breoslaí iontaise agus ar an ngás ceaptha teasa is coitianta, ar féidir iad a thiontú ar ais ina mbreoslaí úsáideacha ar bhealach inbhuanaithe. Bealach amháin geallta chun astaíochtaí CO2 a thiontú ina stoc cothaithe breosla ná próiseas ar a dtugtar laghdú leictriceimiceach. Ach le bheith inmharthana ó thaobh na tráchtála de, ní mór an próiseas a fheabhsú chun táirgí atá saibhir ó thaobh carbóin de a roghnú nó a tháirgeadh. Anois, mar a tuairiscíodh san iris Nature Energy, tá modh nua forbartha ag Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) chun feabhas a chur ar dhromchla an chatalaíoch copair a úsáidtear don imoibriú cúnta, rud a mhéadaíonn roghnaíocht an phróisis.
“Cé go bhfuil a fhios againn gurb é copar an chatalaíoch is fearr don imoibriú seo, ní sholáthraíonn sé ard-roghnaíocht don táirge inmhianaithe,” a dúirt Alexis, eolaí sinsearach i Roinn na nEolaíochtaí Ceimiceacha ag Berkeley Lab agus ollamh le hinnealtóireacht cheimiceach ag an Ollscoil. California, Berkeley. A dúirt an litriú. “Fuair ár bhfoireann amach gur féidir leat timpeallacht áitiúil an chatalaíoch a úsáid chun cleasanna éagsúla a dhéanamh chun roghnaíocht den chineál seo a sholáthar.”
I staidéir roimhe seo, tá coinníollacha beachta bunaithe ag taighdeoirí chun an timpeallacht leictreach agus ceimiceach is fearr a sholáthar chun táirgí saibhir carbóin a bhfuil luach tráchtála acu a chruthú. Ach tá na coinníollacha seo contrártha leis na coinníollacha a tharlaíonn go nádúrtha i gcealla breosla tipiciúil ag baint úsáide as ábhair seoltacha uisce-bhunaithe.
D'fhonn an dearadh a fhéadfar a úsáid sa timpeallacht uisce cille breosla a chinneadh, mar chuid de thionscadal an Ionaid Nuálaíochta Fuinnimh de Chomhghuaillíocht Sunshine Leachtacha na hAireachta Fuinnimh, d'iompaigh Bell agus a fhoireann le sraith tanaí ianóiméir, rud a ligeann do mhuirearú áirithe. móilíní (ian) chun pas a fháil tríd. Fág amach iain eile. Mar gheall ar a n-airíonna ceimiceacha an-roghnacha, tá siad oiriúnach go háirithe chun tionchar láidir a bheith acu ar an micrithimpeallacht.
Mhol Chanyeon Kim, taighdeoir iardhochtúireachta sa ghrúpa Bell agus an chéad údar an pháipéir, dromchla na gcatalaíoch copair a chóta le dhá ianóiméir choitianta, Nafion agus Sustainion. Mhol an fhoireann gur cheart go n-athrófaí an timpeallacht in aice leis an gcatalaíoch dá ndéanfaí amhlaidh - lena n-áirítear an pH agus an méid uisce agus dé-ocsaíd charbóin - ar bhealach éigin chun an t-imoibriú a threorú chun táirgí saibhir carbóin a tháirgeadh ar féidir iad a thiontú go ceimiceáin úsáideacha go héasca. Táirgí agus breoslaí leachtacha.
Chuir na taighdeoirí sraith tanaí de gach ianaiméir agus sraith dhúbailte de dhá ianaiméir i bhfeidhm ar scannán copair le tacaíocht ó ábhar polaiméire chun scannán a fhoirmiú, a d'fhéadfaidís a chur isteach in aice le ceann amháin de chill leictriceimiceach lámh-chruthach. Agus dé-ocsaíd charbóin á instealladh isteach sa cheallraí agus voltas á chur i bhfeidhm acu, thomhais siad an sruth iomlán a bhí ag sreabhadh tríd an gceallraí. Ansin thomhais siad an gás agus an leacht a bailíodh sa taiscumar in aice le linn an imoibrithe. Maidir leis an gcás dhá chiseal, fuair siad amach gurbh ionann táirgí ar mhórán carbóin agus 80% den fhuinneamh a d’ídigh an t-imoibriú – níos airde ná 60% sa chás neamhbhrataithe.
“Soláthraíonn an sciath ceapaire seo an chuid is fearr den dá shaol: roghnaíocht táirgí ard agus ardghníomhaíocht,” a dúirt Bell. Ní hamháin go bhfuil an dromchla ciseal dúbailte go maith le haghaidh táirgí saibhir carbóin, ach gineann sé sruth láidir ag an am céanna, rud a léiríonn méadú ar ghníomhaíocht.
Tháinig na taighdeoirí i gcrích go raibh an freagra feabhsaithe mar thoradh ar an tiúchan ard CO2 a carntar sa sciath díreach ar bharr an chopair. Ina theannta sin, déanfaidh móilíní diúltacha a chruinníonn sa réigiún idir an dá ianaiméir aigéadacht áitiúil níos ísle a tháirgeadh. Fritháiríonn an meascán seo na comhbhabhtáil comhchruinnithe a tharlaíonn in éagmais scannáin ianaiméir.
D'fhonn éifeachtúlacht an imoibrithe a fheabhsú tuilleadh, d'iompaigh na taighdeoirí ar theicneolaíocht cruthaithe roimhe seo nach bhfuil gá le scannán ianaiméir mar mhodh eile chun CO2 agus pH a mhéadú: voltas pulsed. Trí voltas bíogach a chur i bhfeidhm ar an sciath ianaiméir ciseal dúbailte, d'éirigh leis na taighdeoirí méadú 250% a bhaint amach ar tháirgí saibhir carbóin i gcomparáid le copar neamhbhrataithe agus voltas statach.
Cé go ndíríonn roinnt taighdeoirí a gcuid oibre ar fhorbairt catalaíoch nua, ní chuireann fionnachtain an chatalaíoch san áireamh coinníollacha oibriúcháin. Is modh nua agus difriúil é an timpeallacht a rialú ar dhromchla an chatalaíoch.
“Níor thángamar ar chatalaíoch iomlán nua, ach d’úsáideamar ár dtuiscint ar chinéitic imoibrithe agus d’úsáideamar an t-eolas seo chun muid a threorú 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 comh-údar páipéir.
Is é an chéad chéim eile ná táirgeadh catalaíoch brataithe a leathnú. Bhain réamhthuairgnaimh fhoireann Berkeley Lab le córais mionsamhlacha comhréidh, a bhí i bhfad níos simplí ná na struchtúir mhóra scagach a theastaíonn le haghaidh feidhmeanna tráchtála. “Níl sé deacair sciath a chur ar dhromchla réidh. Ach d’fhéadfadh go mbeadh bratú liathróidí beaga copair i gceist le modhanna tráchtála,” a dúirt Bell. Éiríonn dúshlánach an dara sraith sciath a chur leis. Féidearthacht amháin is ea an dá bhratú a mheascadh agus a thaisceadh le chéile i dtuaslagóir, agus tá súil agam go scarfaidh siad nuair a ghalaíonn an tuaslagóir. Cad a tharlóidh mura ndéanann siad? Mar fhocal scoir dúirt Bell: “Ní mór dúinn a bheith níos cliste.” Déan tagairt do Kim C, Bui JC, Luo X agus daoine eile. Micrea-thimpeallacht catalaíoch saincheaptha le haghaidh leictrea-laghdú CO2 go táirgí ilcharbóin ag baint úsáide as sciath ianaiméir ciseal dúbailte ar chopar. Fuinneamh Nat. 2021; 6(11): 1026-1034. doi:10.1038/s41560-021-00920-8
Tá an t-alt seo atáirgeadh ón ábhar seo a leanas. Nóta: Seans gur cuireadh an t-ábhar in eagar maidir le fad agus ábhar. Le haghaidh tuilleadh faisnéise, déan teagmháil leis an bhfoinse a luadh le do thoil.
Am postála: Nov-22-2021
