Quyidagi shaklni to'ldiring va biz sizga "Karbonat angidridni suyuq yoqilg'iga aylantirish bo'yicha yangi texnologiyalarni takomillashtirish" ning PDF versiyasini elektron pochta orqali yuboramiz.
Karbonat angidrid (CO2) qazilma yoqilg'ilarni va eng keng tarqalgan issiqxona gazini yoqish mahsulotidir, uni barqaror ravishda foydali yoqilg'iga aylantirish mumkin. CO2 chiqindilarini yoqilg'i xom ashyosiga aylantirishning istiqbolli usullaridan biri elektrokimyoviy kamaytirish deb ataladigan jarayondir. Ammo tijorat maqsadlarida foydalanish uchun jarayonni takomillashtirish kerak, bu esa uglerodga boy mahsulotlarni tanlash yoki ishlab chiqarishni ko'proq talab qiladi. Endi, Nature Energy jurnalida xabar qilinganidek, Lourens Berkli milliy laboratoriyasi (Berkeley Lab) yordamchi reaksiya uchun ishlatiladigan mis katalizatorining sirtini yaxshilash va shu bilan jarayonning selektivligini oshirishning yangi usulini ishlab chiqdi.
“Mis bu reaksiya uchun eng yaxshi katalizator ekanligini bilsak-da, u kerakli mahsulot uchun yuqori selektivlikni ta'minlamaydi”, dedi Berkli laboratoriyasining Kimyo fanlari kafedrasining katta ilmiy xodimi va Kaliforniya universitetining kimyo muhandisligi professori Aleksis. Spell shunday dedi: “Bizning jamoamiz katalizatorning mahalliy muhitidan foydalanib, bunday selektivlikni ta'minlash uchun turli xil fokuslarni amalga oshirish mumkinligini aniqladi”.
Avvalgi tadqiqotlarda tadqiqotchilar tijorat qiymatiga ega uglerodga boy mahsulotlarni yaratish uchun eng yaxshi elektr va kimyoviy muhitni ta'minlash uchun aniq shart-sharoitlarni yaratdilar. Ammo bu shartlar suvga asoslangan o'tkazuvchan materiallardan foydalanadigan odatiy yonilg'i xujayralarida tabiiy ravishda yuzaga keladigan sharoitlarga ziddir.
Yoqilg'i xujayrasi suv muhitida ishlatilishi mumkin bo'lgan dizaynni aniqlash uchun, Energetika vazirligining Suyuq Quyoshli Alyansining Energiya Innovatsiya Markazi loyihasining bir qismi sifatida, Bell va uning jamoasi ma'lum zaryadlangan molekulalarning (ionlarning) o'tishiga imkon beruvchi yupqa ionomer qatlamiga murojaat qilishdi. Boshqa ionlarni chiqarib tashlang. Yuqori darajada selektiv kimyoviy xususiyatlari tufayli ular mikro muhitga kuchli ta'sir ko'rsatish uchun ayniqsa mos keladi.
Bell guruhidagi postdoktoral tadqiqotchi va maqolaning birinchi muallifi Chanyeon Kim mis katalizatorlari yuzasini ikkita keng tarqalgan ionomer - Nafion va Sustainion bilan qoplashni taklif qildi. Jamoa buni amalga oshirish katalizator yaqinidagi muhitni - pH qiymatini, suv va karbonat angidrid miqdorini - o'zgartirishi va reaksiyani foydali kimyoviy moddalarga osongina aylantirilishi mumkin bo'lgan uglerodga boy mahsulotlarni ishlab chiqarishga yo'naltirishi kerak degan gipotezani ilgari surdi. Mahsulotlar va suyuq yoqilg'i.
Tadqiqotchilar polimer material bilan qo'llab-quvvatlangan mis plyonkaga har bir ionomerning yupqa qatlamini va ikkita ionomerning ikki qatlamini qo'llash orqali plyonka hosil qilishdi, bu esa ular qo'lda shakllangan elektrokimyoviy elementning bir uchiga yaqinroq joylashtirishlari mumkin edi. Batareyaga karbonat angidridni kiritish va kuchlanishni qo'llashda ular batareyadan oqib o'tadigan umumiy tokni o'lchadi. Keyin ular reaksiya paytida qo'shni rezervuarda to'plangan gaz va suyuqlikni o'lchadi. Ikki qatlamli holat uchun ular uglerodga boy mahsulotlar reaksiya tomonidan iste'mol qilinadigan energiyaning 80% ni tashkil qilishini aniqladilar - qoplamagan holatda bu ko'rsatkich 60% dan yuqori.
“Ushbu sendvich qoplamasi ikkala dunyoning eng yaxshisini ham taʼminlaydi: yuqori mahsulot tanlanishi va yuqori faollik”, dedi Bell. Ikki qavatli sirt nafaqat uglerodga boy mahsulotlar uchun yaxshi, balki ayni paytda kuchli tok hosil qiladi, bu esa faollikning oshishini koʻrsatadi.
Tadqiqotchilar yaxshilangan javob misning ustidagi qoplamada to'plangan yuqori CO2 konsentratsiyasi natijasi degan xulosaga kelishdi. Bundan tashqari, ikkita ionomer orasidagi mintaqada to'plangan manfiy zaryadlangan molekulalar mahalliy kislotalilikni pasaytiradi. Bu kombinatsiya ionomer plyonkalari bo'lmaganda yuzaga keladigan konsentratsiya o'rtasidagi muvozanatni qoplaydi.
Reaksiya samaradorligini yanada oshirish maqsadida tadqiqotchilar CO2 va pH ni oshirishning yana bir usuli sifatida ionomer plyonkasini talab qilmaydigan ilgari tasdiqlangan texnologiyaga murojaat qilishdi: impulsli kuchlanish. Ikki qavatli ionomer qoplamasiga impulsli kuchlanishni qo'llash orqali tadqiqotchilar qoplamagan mis va statik kuchlanishga nisbatan uglerodga boy mahsulotlarni 250% ga oshirishga erishdilar.
Ba'zi tadqiqotchilar o'z ishlarini yangi katalizatorlarni ishlab chiqishga qaratsalar-da, katalizatorni kashf etish ish sharoitlarini hisobga olmaydi. Katalizator yuzasida muhitni boshqarish yangi va boshqacha usuldir.
“Biz mutlaqo yangi katalizatorni oʻylab topmadik, balki reaksiya kinetikasi haqidagi tushunchamizdan foydalandik va bu bilimlardan katalizator joyining muhitini qanday oʻzgartirish haqida oʻylashda bizga yoʻl-yoʻriq koʻrsatish uchun foydalandik”, dedi Berkli laboratoriyalarining energiya texnologiyalari sohasidagi olimlari va maqolalar hammuallifi boʻlgan katta muhandis Adam Veber.
Keyingi qadam qoplangan katalizatorlar ishlab chiqarishni kengaytirishdir. Berkeley laboratoriyasi jamoasining dastlabki tajribalari tijorat maqsadlarida qo'llanilishi kerak bo'lgan katta maydonli g'ovakli tuzilmalarga qaraganda ancha sodda bo'lgan kichik yassi model tizimlarini o'z ichiga oldi. "Tegish yuzaga qoplamani qo'llash qiyin emas. Ammo tijorat usullari mayda mis sharlarni qoplashni o'z ichiga olishi mumkin", dedi Bell. Qoplamaning ikkinchi qatlamini qo'shish qiyinlashadi. Bir imkoniyat - bu ikkita qoplamani aralashtirib, erituvchiga qo'yish va erituvchi bug'langanda ular ajralib chiqishiga umid qilish. Agar ular bug'lanmasa-chi? Bell xulosa qildi: "Biz shunchaki aqlli bo'lishimiz kerak." Kim C, Bui JC, Luo X va boshqalarga murojaat qiling. Misga ikki qavatli ionomer qoplamasidan foydalangan holda CO2 ni ko'p uglerodli mahsulotlarga elektro-qaytarish uchun moslashtirilgan katalizator mikromuhiti. Nat Energy. 2021;6(11):1026-1034. doi:10.1038/s41560-021-00920-8
Ushbu maqola quyidagi materialdan olingan. Izoh: Material hajmi va mazmuni bo'yicha tahrirlangan bo'lishi mumkin. Qo'shimcha ma'lumot olish uchun iltimos, keltirilgan manbaga murojaat qiling.
Nashr vaqti: 2021-yil 22-noyabr
