Оваа статија е прегледана во согласност со уредничките процедури и политики на Science X. Уредниците ги нагласија следните квалитети, обезбедувајќи го интегритетот на содржината:
Јаглерод диоксидот (CO2) е и суштински ресурс за животот на Земјата и стакленички гас што придонесува за глобалното затоплување. Денес, научниците го проучуваат јаглерод диоксидот како ветувачки ресурс за производство на обновливи, нискојаглеродни горива и хемиски производи со висока вредност.
Предизвикот за истражувачите е да идентификуваат ефикасни и економични начини за претворање на јаглерод диоксидот во висококвалитетни јаглеродни меѓупроизводи како што се јаглерод моноксид, метанол или мравја киселина.
Истражувачки тим предводен од К.К. Нојерлин од Националната лабораторија за обновлива енергија (NREL) и соработниците во Националната лабораторија Аргон и Националната лабораторија Оук Риџ пронајдоа ветувачко решение за овој проблем. Тимот разви метод на конверзија за производство на мравја киселина од јаглерод диоксид со употреба на обновлива електрична енергија со висока енергетска ефикасност и издржливост.
Студијата, насловена како „Скалабилна архитектура на склопување на мембрански електроди за ефикасна електрохемиска конверзија на јаглерод диоксид во мравја киселина“, беше објавена во списанието Nature Communications.
Мравјата киселина е потенцијален хемиски меѓупроизвод со широк спектар на примена, особено како суровина во хемиската или биолошката индустрија. Мравјата киселина е идентификувана и како суровина за биорафинирање во чисто гориво за авијација.
Електролизата на CO2 резултира со редукција на CO2 до хемиски меѓупроизводи како што е мравја киселина или молекули како што е етилен кога на електролитската ќелија се применува електричен потенцијал.
Склопот мембрана-електрода (MEA) во електролизерот обично се состои од јонско-спроводлива мембрана (катјонска или анјонско-разменувачка мембрана) сместена помеѓу две електроди кои се состојат од електрокатализатор и јонско-спроводлив полимер.
Користејќи ја експертизата на тимот во технологиите за горивни ќелии и водородната електролиза, тие проучиле неколку MEA конфигурации во електролитички ќелии за да ја споредат електрохемиската редукција на CO2 во мравја киселина.
Врз основа на анализа на дефекти на различни дизајни, тимот се обиде да ги искористи ограничувањата на постојните материјали, особено недостатокот на отфрлање на јони кај сегашните мембрани за размена на анјони, и да го поедностави целокупниот дизајн на системот.
Изумот на К.С. Најерлин и Лајминг Ху на NREL беше подобрен MEA електролизатор со употреба на нова перфорирана мембрана за размена на катјони. Оваа перфорирана мембрана обезбедува конзистентно, високо селективно производство на мравја киселина и го поедноставува дизајнот со употреба на готови компоненти.
„Резултатите од оваа студија претставуваат парадигматска промена во електрохемиското производство на органски киселини како што е мравјата киселина“, рече коавторот Најерлин. „Перфорираната мембранска структура ја намалува сложеноста на претходните дизајни и може да се користи и за подобрување на енергетската ефикасност и издржливоста на други електрохемиски уреди за конверзија на јаглерод диоксид“.
Како и со секој научен пробив, важно е да се разберат факторите на трошоци и економската изводливост. Работејќи низ одделите, истражувачите на NREL, Же Хуанг и Тао Линг, презентираа техно-економска анализа во која се идентификуваа начини за постигнување паритет на трошоци со денешните индустриски процеси на производство на мравја киселина кога цената на обновливата електрична енергија е на или под 2,3 центи за киловат-час.
„Тимот ги постигна овие резултати користејќи комерцијално достапни катализатори и полимерни мембрански материјали, создавајќи MEA дизајн кој ја користи скалабилноста на модерните горивни ќелии и постројките за водородна електролиза“, рече Најерлин.
„Резултатите од ова истражување би можеле да помогнат во претворањето на јаглерод диоксидот во горива и хемикалии со користење на обновлива електрична енергија и водород, забрзувајќи го преминот кон зголемување на обемот и комерцијализацијата.“
Технологиите за електрохемиска конверзија се клучен елемент на програмата „Електрони во молекули“ на NREL, која се фокусира на обновлив водород од следната генерација, нула горива, хемикалии и материјали за електрично управувани процеси.
„Нашата програма истражува начини за користење на обновлива електрична енергија за претворање на молекули како што се јаглерод диоксид и вода во соединенија што можат да послужат како извори на енергија“, рече Ренди Кортрајт, директор на NREL за стратегија за пренос на електрони и/или прекурсори за производство на гориво или хемикалии.“
„Ова истражување за електрохемиска конверзија претставува пробив што може да се користи во низа процеси на електрохемиска конверзија и со нетрпение очекуваме поперспективни резултати од оваа група.“
Дополнителни информации: Leiming Hu et al., Скалабилна мембранска електродна склопна архитектура за ефикасна електрохемиска конверзија на CO2 во мравја киселина, Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-43409-6
Доколку наидете на печатна грешка, неточност или сакате да поднесете барање за уредување на содржината на оваа страница, ве молиме користете го овој формулар. За општи прашања, ве молиме користете го нашиот формулар за контакт. За општи повратни информации, користете го делот за јавни коментари подолу (следете ги упатствата).
Вашите повратни информации ни се многу важни. Сепак, поради големиот обем на пораки, не можеме да гарантираме персонализиран одговор.
Вашата е-адреса се користи само за да им се каже на примателите кој ја испратил е-поштата. Ниту вашата адреса ниту адресата на примателот нема да се користат за друга цел. Информациите што ќе ги внесете ќе се појават во вашата е-пошта и нема да бидат зачувани од Tech Xplore во која било форма.
Оваа веб-страница користи колачиња за да ја олесни навигацијата, да ја анализира вашата употреба на нашите услуги, да собира податоци за персонализација на реклами и да обезбедува содржина од трети страни. Со користење на нашата веб-страница, потврдувате дека сте ги прочитале и разбрале нашите Политика за приватност и Услови за користење.