Elektrocheminio anglies surinkimo ir konversijos sistemų galios didinimas

Parengta

Dažai naudojami anglies dvideginio lygiui vandenyje parodyti. Kairėje pusėje yra dujas išskirianti medžiaga, o dažai šalia gyvybiškai svarbios srities nuolat plečiasi anglies dioksidu. Kreditas: „Varanasi“ tyrimų grupė

Nauji projektai gali pagreitinti reakciją į elektrochemines sistemas, skirtas ištraukti anglį iš išorinių jėgainių.

Anglies iš elektros energijos surinkimo ir keitimo sistemos gali būti svarbi klimato kaitos prevencijos priemonė, tačiau dažniausiai jos yra neveiksmingos ir brangios. Dabar mokslininkai MA sukūrė metodą, kuris gali maksimaliai padidinti efektyvumą naudojant katalizinius paviršius anglies dvideginio elektrocheminio atsako greičiui pagerinti.

Tokios katalizinės sistemos yra patrauklus anglies surinkimo pasirinkimas, nes jomis galima gaminti naudingus, naudingus produktus, tokius kaip malkų ar pašarų cheminių medžiagų gabenimas. Šis projektas gali padėti supaprastinti procedūras, subalansuoti šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimo mažinimo išlaidas.

Šiose sistemose dujų srautas, kuriame yra anglies dioksido, paprastai praeina per vandenį, kad išsiskirtų anglies dioksidas elektros laidumui užtikrinti. Judėjimas vandenyje yra lėtesnis, todėl sulėtėja anglies dvideginio virsmo greitis. Naujas dizainas užtikrina, kad anglies dvideginio srautai nuolat plinta į vandenį šalia viršutinio katalizatoriaus. Tyrėjai parodė, kad šie įrodymai beveik padvigubina fizinę funkciją.

Rezultatai šiandien aprašyti žurnale Fizikos mokslų ataskaita MIT postdoc dokumente Sami Khan SM ’15 PhD ’19, kuris dabar yra Simono Fraserio universiteto docentas kartu su MIT inžinerijos profesoriais Kripa Varanasi ir Yang Shao-Horn, o neseniai baigė mokslų daktarą Jonathan Hwang ’19.

„Anglies dioksido sekvestracija yra mūsų laikų iššūkis“, – sakė Varanasi. Yra daugybė metodų, įskaitant kartografavimą, saugojimą jūroje, mineralizavimą ir cheminių medžiagų pakeitimą. Kalbant apie gamybą, gali būti įmanoma įsigyti produktų iš šių šiltnamio efektą sukeliančių dujų, specialiai žadamų elektrocheminių konversijų, tačiau jas vis tiek reikia atnaujinti, kad jos taptų ekonomiškai perspektyvios. “Mūsų darbo esmė yra suprasti daugybę šios sistemos butelių ir atnaujinti ar išvalyti tą butelį”, – sakė jis.

Tyrėjai nustatė, kad butelio kaklelis galiausiai turėjo transportuoti anglies dvideginį į katalizinį paviršių, kad būtų parodyta, jog reikia chemiškai modifikuoti. Šiuose elektroduose anglies dvideginio turinčių dujų srautas sumaišomas su vandeniu arba slėgiu, arba indu, pritvirtintu prie katalizatoriaus, pavyzdžiui, žalvario, elektrodų. Tada įtampa naudojama cheminės medžiagos reakcijai į anglies, kuri gali būti paversta nafta ar kitais produktais, signalizuoti.

Tokiose sistemose yra du iššūkiai: reakcija gali būti pagreitinta, o naudojant anglies dvideginio tiekimą kontaktinė sritis pasiekiama daug greičiau, nei ji gali atsigauti; ir jei taip atsitiktų, eksperimentinis konkursas – vandens atskyrimas vandeniliu ir deguonimi – gali paskatinti ir pumpuoti didelį energijos kiekį, įdėtą į reakciją.

Pirmasis bandymas yra pagerinti šias reakcijas klasifikuojant veikliąsias medžiagas, kad būtų maksimaliai padidintas paviršiaus plotas pagal numatytą paskirtį, nes aukščiau esančio anglies dioksido kiekio neįmanoma apskaičiuoti pridėjus reakciją ir pakeisti vandenilio viršvalandžius.

Mokslininkai aptarė šias problemas naudodami dujų sukeltą paviršių, kad stovėtų arti kritinės zonos. Tai yra speciali „gazifilinės“ dalis, kuri yra atsparesnė vandeniui, tačiau lygi dujinė lempa, vadinama plastronu, gali likti arti žemės. Tai apsaugo nuo anglies dioksido pritraukimo tiesiai prieš priežastį, kad padidėtų anglies dvideginio konversijos poreikis.

Įjungta speciali dujų indukcijos technologija

Kairėje pilvas pataiko į specialias dujas ištraukiančias dujas ir paskleidžia jas aukštyn, o dešinė pilvo pusė atsitrenkia į neapdorotą viršų ir tiesiog nukrinta. Neapsaugotas be recepto gydymas yra naudojamas naujame darbe, kad anglies dioksidas būtų arti gyvybiškai svarbaus komponento. Kreditas: „Varanasi“ tyrimų grupė

Naudodami pH rodiklius spalvai parodyti, mokslininkai sugebėjo tiksliai vizualizuoti anglies dvideginio kopūstus bandymo ląstelėje ir parodė, kad anglies monoksido padidėjimą sukėlė plastronas.

Brangūs anglies dioksido žingsniai vandenyje

Dabar dažai naudojami dideliam anglies dioksido kiekiui vandenyje parodyti. Žalia spalva nurodo išsiskiriančio anglies dioksido kiekį, mėlyna – defektinės anglies kiekį. Kairėje pusėje žalias laukas rodo anglies dioksidą, esantį arti gyvybiškai svarbaus komponento, dėl dujų sukeltos medžiagos. Kreditas: „Varanasi“ tyrimų grupė

Atliekant eksperimentinius tyrimus, naudojant šį susitarimą, anglies absorbcijos greitis buvo beveik dvigubai didesnis. Laikui bėgant tai taip pat buvo palaikoma, tačiau ankstesni tyrimai greitai prarado savo reakciją. Sistema gamino daug etileno, propanolio ir etanolio – potencialą gali naudoti motorinė transporto priemonė. Tuo tarpu evoliucinė vandenilio konkurencija buvo labai susijusi. Nors naujas darbas leido gamybos sistemai efektyviai pagaminti reikiamą produkto sudėtį, kai kuriais atvejais vandenilio, kaip aliejaus, gamybos stabilizavimas gali būti pasekmė, kurią taip pat galima padaryti.

“Metrinė selektyvumo vertė”, – sakė Khanas, gebėjimą pagaminti pagrindinius dalykus, kuriuos pagamins daiktų, daiktų ir dviračių derinys, ir atitinkamai koreguoti konfigūraciją bei darbo poreikį.

Pabrėžiant anglies dvideginį šalia svarbaus komponento, naujoji sistema pagamino du naujus junginius, kurie gali būti naudingi angliai, acetonui ir acetatui, kurie anksčiau nebuvo prieinami jokiai nebrangiai elektrocheminei sistemai.

Atliekant šį pradinį laboratorinį darbą, prie vieno vario lakšto dedamas vienas gabalas hidrofobiškos, dujų pritraukiamos medžiagos, tačiau ateityje gali būti įmanoma pagaminti naudingą prietaisą naudojant storą siūlių plokščių rinkinį, siūlo Varanasi.

Palyginti su ankstesniais elektrocheminių sumažinto anglies kiekio ir nanostruktūros katalizatorių darbais, Varanasi sako: „mes esame daug geresni už visus juos, nes nors dėl tos pačios priežasties žaidimas keičia anglies dvideginio tiekimo būdą“.

Elektros inžinerijos profesorius Ifanas Stephensas sako: Imperatoriškasis koledžas Londone, kurie nebuvo susiję su šiuo tyrimu. “Autoriai skystus mechaninius įtaisus, naudojamus naftos ir dujų pramonėje, išvertė į elektrolitinės naftos gamybą. Manau, kad toks kryžminis atnaujinimas iš skirtingų laukų yra labai įdomus.”

Stephensas pridūrė: “Sumažėjęs anglies dioksidas gali būti būdas sukurti chemines medžiagas, tokias kaip etilenas, valant elektrą, vandenį ir anglies dioksidą. Etilenas yra dabar susidaręs pertraukiant ilgas metalines grandines iš medienos; gaminant ore yra daug anglies dvideginio. Šis metodas gali būti atsakingas už anglies dvideginio mažinimą, o tai gali atitolinti mūsų visuomenę nuo priklausomybės nuo gyvūnų.

Pastabos: „Padidėjęs katastrofiškas išsiplėtimas padidina anglies dvideginio elektroredukcijos aktyvumą ir selektyvumą“, autorius – Sami Khan, Jonathan Hwang, Yang-Shao Horn ir Kripa K. Varanasi, 2021 m. Sausio 25 d. Fizikos mokslų ataskaita.
DOI: 10.1016 / j.xcrp.2020.100318

Tyrimą parėmė Italijos energetikos bendrovė „Eni SpA“ per MIT energetikos iniciatyvą ir NSERC PGS-D antrosios pakopos stipendija iš Kanados.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Stalo pusbrolis gali padaryti įkraunamas baterijas greitesnes ir saugesnes

Neutronų sklaida buvo naudojama tiriant netaisyklingą akmens druską, kuri gali būti naudojama kuriant saugesnius, greitesnius akumuliatorių įkrovimo anodus. Paskola: ORNL / ill il...

Naudojant cheminį perdirbimą, kad būtų išvengta milijonų tonų atliekų

Kasmet sąvartynuose išverdama 3,5 milijono tonų sauskelnių. Šių vystyklų viduje esanti superabsorbuojanti medžiaga yra sudaryta iš polimerų matricos, kuri plečiasi po drėgmės. Polimerai yra...

Čempiono tamsioji skylė atstūmė Flerą nuo mūsų, tačiau jo didžiulė galia nukreipia atgal į mūsų vadovą

Beveik palaipsniui matomas šokiruojantis dujų diskas aplink juodąją skylę įgauna dvipusę išvaizdą. Pernelyg didelė juoda gravitacija keičia šviesos kelius iš skirtingų disko dalių...

Naujasis FORCE modelis aiškiai numato, kaip audros ir pakilęs jūros lygis paveiks pakrantes.

Perranporto paplūdimys Šiaurės Kornvalyje (JK) buvo paveiktas stiprių audrų ir kylančio jūros lygio. Kreditas: Plimuto universitetas Viso pasaulio pakrančių bendruomenės vis dažniau susiduria su...

Kaip ūdrų raumenys įgalina šaltą vandens gyvenimą

Ūdra plaukioja vandens paviršiumi. Kreditas: Tray Wright / Teksaso A&M universitetas (vaizdas gautas pagal USFWS leidimą Nr. Marine-Mammal Nr. MA-043219 R. Davisui) ...

Newsletter

Subscribe to stay updated.