Llenwch y ffurflen isod a byddwn yn anfon y fersiwn PDF atoch o “welliannau technoleg newydd i drosi carbon deuocsid yn danwydd hylifol”
Mae carbon deuocsid (CO2) yn gynnyrch llosgi tanwydd ffosil a'r nwy tŷ gwydr mwyaf cyffredin, y gellir ei drawsnewid yn ôl yn danwydd defnyddiol mewn modd cynaliadwy. Un ffordd addawol o drosi allyriadau CO2 yn borthiant tanwydd yw proses o'r enw gostyngiad electrocemegol. Ond i fod yn fasnachol hyfyw, mae angen gwella'r broses i ddewis neu gynhyrchu cynhyrchion mwy cyfoethog o garbon. Nawr, fel yr adroddwyd yn y cyfnodolyn Nature Energy, mae Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) wedi datblygu dull newydd i wella wyneb y catalydd copr a ddefnyddir ar gyfer yr adwaith ategol, a thrwy hynny gynyddu detholusrwydd y broses.
“Er ein bod yn gwybod mai copr yw’r catalydd gorau ar gyfer yr ymateb hwn, nid yw’n darparu detholusrwydd uchel ar gyfer y cynnyrch a ddymunir,” meddai Alexis, uwch wyddonydd yn yr Adran Gwyddorau Cemegol yn Lab Berkeley ac athro peirianneg gemegol ym Mhrifysgol California, Berkeley. Meddai sillafu. “Canfu ein tîm y gallwch ddefnyddio amgylchedd lleol y catalydd i wneud triciau amrywiol i ddarparu’r math hwn o ddetholusrwydd.”
Mewn astudiaethau blaenorol, mae ymchwilwyr wedi sefydlu manwl gywir amodau i ddarparu'r amgylchedd trydanol a chemegol gorau ar gyfer creu cynhyrchion sy'n llawn carbon gyda gwerth masnachol. Ond mae'r amodau hyn yn groes i'r amodau sy'n digwydd yn naturiol mewn celloedd tanwydd nodweddiadol gan ddefnyddio deunyddiau dargludol sy'n seiliedig ar ddŵr.
Er mwyn pennu'r dyluniad y gellir ei ddefnyddio yn yr amgylchedd dŵr celloedd tanwydd, fel rhan o Brosiect Canolfan Arloesi Ynni Cynghrair Heulwen Hylif y Weinyddiaeth Ynni, trodd Bell a'i dîm at haen denau o ïonomer, sy'n caniatáu i rai moleciwlau gwefredig (ïonau) fynd drwodd. Eithrio ïonau eraill. Oherwydd eu priodweddau cemegol hynod ddetholus, maent yn arbennig o addas ar gyfer cael effaith gref ar y micro -amgylchedd.
Cynigiodd Chanyeon Kim, ymchwilydd ôl -ddoethurol yn y Bell Group ac awdur cyntaf y papur, i orchuddio wyneb catalyddion copr gyda dau ïonomydd cyffredin, nafion a chynnal. Rhagdybiodd y tîm y dylai gwneud hynny newid yr amgylchedd ger y catalydd-gan gynnwys y pH a faint o ddŵr a charbon deuocsid-mewn rhyw ffordd i gyfarwyddo'r adwaith i gynhyrchu cynhyrchion llawn carbon y gellir eu troi'n hawdd yn gemegau defnyddiol. Cynhyrchion a thanwydd hylifol.
Cymhwysodd yr ymchwilwyr haen denau o bob ïonomer a haen ddwbl o ddau ïonomydd i ffilm gopr wedi'i chefnogi gan ddeunydd polymer i ffurfio ffilm, y gallent ei mewnosod ger un pen i gell electrocemegol siâp llaw. Wrth chwistrellu carbon deuocsid i'r batri a chymhwyso foltedd, fe wnaethant fesur cyfanswm y cerrynt sy'n llifo trwy'r batri. Yna fe wnaethant fesur y nwy a'r hylif a gasglwyd yn y gronfa gyfagos yn ystod yr adwaith. Ar gyfer yr achos dwy haen, fe wnaethant ddarganfod bod cynhyrchion llawn carbon yn cyfrif am 80% o'r ynni a ddefnyddiwyd gan yr adwaith-uwch na 60% yn yr achos heb ei orchuddio.
“Mae'r gorchudd rhyngosod hwn yn darparu'r gorau o ddau fyd: detholusrwydd cynnyrch uchel a gweithgaredd uchel,” meddai Bell. Mae'r arwyneb haen ddwbl nid yn unig yn dda ar gyfer cynhyrchion sy'n llawn carbon, ond mae hefyd yn cynhyrchu cerrynt cryf ar yr un pryd, gan nodi cynnydd mewn gweithgaredd.
Daeth yr ymchwilwyr i'r casgliad bod yr ymateb gwell yn ganlyniad i'r crynodiad CO2 uchel a gronnwyd yn y gorchudd yn uniongyrchol ar ben y copr. Yn ogystal, bydd moleciwlau â gwefr negyddol sy'n cronni yn y rhanbarth rhwng y ddau ïonomydd yn cynhyrchu asidedd lleol is. Mae'r cyfuniad hwn yn gwrthbwyso'r cyfaddawdau crynodiad sy'n tueddu i ddigwydd yn absenoldeb ffilmiau ionomer.
Er mwyn gwella effeithlonrwydd yr adwaith ymhellach, trodd yr ymchwilwyr at dechnoleg a brofwyd yn flaenorol nad oes angen ffilm ïonomer arno fel dull arall i gynyddu CO2 a pH: foltedd pylsog. Trwy gymhwyso foltedd pylsog ar y cotio ionomer haen ddwbl, cyflawnodd yr ymchwilwyr gynnydd o 250% mewn cynhyrchion sy'n llawn carbon o'i gymharu â chopr heb eu gorchuddio a foltedd statig.
Er bod rhai ymchwilwyr yn canolbwyntio eu gwaith ar ddatblygu catalyddion newydd, nid yw darganfod y catalydd yn ystyried amodau gweithredu. Mae rheoli'r amgylchedd ar wyneb y catalydd yn ddull newydd a gwahanol.
“Ni wnaethom feddwl am gatalydd cwbl newydd, ond defnyddio ein dealltwriaeth o cineteg ymateb a defnyddio’r wybodaeth hon i’n tywys wrth feddwl am sut i newid amgylchedd safle’r catalydd,” meddai Adam Weber, uwch beiriannydd. Gwyddonwyr ym maes technoleg ynni yn Berkeley Laboratories ac yn gyd-awdur papurau.
Y cam nesaf yw ehangu cynhyrchu catalyddion wedi'u gorchuddio. Roedd arbrofion rhagarweiniol tîm labordy Berkeley yn cynnwys systemau modelau gwastad bach, a oedd yn llawer symlach na'r strwythurau hydraidd ardal fawr sy'n ofynnol ar gyfer cymwysiadau masnachol. “Nid yw’n anodd rhoi gorchudd ar wyneb gwastad. Ond gall dulliau masnachol gynnwys gorchuddio peli copr bach,” meddai Bell. Mae ychwanegu ail haen o orchudd yn dod yn heriol. Un posibilrwydd yw cymysgu ac adneuo'r ddau haen gyda'i gilydd mewn toddydd, a gobeithio y byddant yn gwahanu pan fydd y toddydd yn anweddu. Beth os na wnânt? Daeth Bell i’r casgliad: “Mae angen i ni fod yn ddoethach.” Cyfeiriwch at Kim C, Bui JC, Luo X ac eraill. Micro-amgylchedd catalydd wedi'i addasu ar gyfer electro-leihau CO2 i gynhyrchion aml-garbon gan ddefnyddio gorchudd ionomer haen ddwbl ar gopr. Egni nat. 2021; 6 (11): 1026-1034. doi: 10.1038/s41560-021-00920-8
Atgynhyrchir yr erthygl hon o'r deunydd canlynol. Nodyn: Efallai bod y deunydd wedi'i olygu ar gyfer hyd a chynnwys. Am ragor o wybodaeth, cysylltwch â'r ffynhonnell a nodwyd.
Amser Post: Tach-22-2021
