Saulės energija varoma elektrocheminė reakcija naudoja nuotekas, kad taptų antrąja pasaulio chemine medžiaga

UIC elektrocheminė sistema amoniakui

UIC tyrėjai kuria stabilią elektrocheminę sistemą, kurioje kraujo ląstelė yra pritvirtinta prie šulinio skystu tirpalu. Įkrovus, skysti tirpale esantys nitratai virsta amoniaku. Paskola: Meenesh Singh / UIC

UIC inžinieriai nitratus paverčia stabilia elektrochemine amoniako reakcija, pasižyminčia dideliu kuro efektyvumu.

Čikagos Ilinojaus universiteto inžinieriai sukūrė saulės energija varomą elektrocheminę reakciją, kurios metu ne tik iš nuotekų gaminamas amoniakas, antra pagal dydį cheminė medžiaga pasaulyje, bet ir pasiekiamas 10 kartų didesnis energijos vartojimo efektyvumas. bet kuri kita panaši technologija.

Jų išvados buvo paskelbtos Energetika, aplinkos mokslas, pirmaujantis mokslinių tyrimų žurnalas energijos tiekimo ir aplinkos kryžkelėje.

„Ši technologija – mūsų metodas turi didelį potencialą sudaryti sąlygas trąšų poreikio sintezei“ gali turėti didžiulį poveikį žemės ūkio, žemės ūkio ir energetikos sektoriams, taip pat sumažinti iškastinio kuro išmetamų šiltnamio efektą sukeliančių dujų kiekį “, – sakė pagrindinis tyrėjas. . Meneshas Singhas, UIC inžinerijos kolegijos chemijos inžinerijos docentas.

Amoniakas, vieno azoto derinys atomas և Trys vandenilio atomai, pagrindinis junginys daugelyje gaminamų trąšų, pavyzdžiui, plastikų. և Farmacija. Dabartiniai amoniako gamybos iš azoto metodai reikalauja didžiulio šilumos kiekio, susidarančio deginant iškastinį kurą, kad nutrauktų ryšius tarp azoto atomų ir jie galėtų prisijungti prie vandenilio. Šis senas procesas sukuria didelę šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimo dalį, kuri yra klimato kaitos varomoji jėga.

https://www.youtube.com/watch?v=RsTpXiFxtEA:

Anksčiau Singhas և ir jo kolegos sukūrė aplinkai nekenksmingą amoniako gamybos metodą, išvalydami grynas azoto dujas elektra įkrauta, katalizatoriumi dengtu ekranu vandens pagrindo tirpale. Ši reakcija ekranui įelektrinti panaudojo tik nedidelį iškastinio kuro energijos kiekį, kuris suskaido azoto atomus, tačiau iš jo susidarė daugiau vandenilio dujų (80%) nei amoniako (20%).

Tyrėjai dabar patobulino šią koncepciją, sukurdami naują metodą, kuris naudoja nitratą – vieną iš labiausiai paplitusių požeminio vandens teršalų – azoto išskyrimui reakcijai elektrifikuoti. Sistema gamina beveik 100% amoniako ir beveik neturi šalutinio vandenilio dujų poveikio. Reagavimui nereikia jokio iškastinio kuro, anglies dioksido ar kitų šiltnamio efektą sukeliančių dujų, o naudojant saulės energiją gaunamas precedento neturintis 11%saulės kuro efektyvumas arba STF, kuris yra 10 kartų geresnis nei bet kurioje kitoje šalyje. – moderniausia amoniako gamybos sistema (apie 1% STF).

Naujasis metodas priklauso nuo kobalto katalizatoriaus, kurį mokslininkai aprašo savo žurnale paskelbtame darbe „Darbo kokybės amoniako elektrocheminė sintezė su nitratu, esant 11% ar-kuro“. Energetika, aplinkos mokslas.

Norėdami nustatyti katalizatorių, mokslininkai pirmiausia panaudojo skaičiavimo teoriją, kad nuspėtų, kuris metalas veiktų geriau. Per šiuos modelius atradusi kobalto, komanda eksperimentavo su metalu, bandydama įvairiais būdais optimizuoti jo reaktyvumą. Mokslininkai nustatė, kad šiurkštus kobalto paviršius, gautas oksidacijos būdu, turėjo geriausią selektyvią reakciją, o tai reiškia, kad jis beveik visas nitratų molekules pavertė amoniaku.

„Rasti aktyvų, selektyvų, stabilų katalizatorių saulės energija varomoje sistemoje yra tvirtas įrodymas, kad įmanoma tvari amoniako sintezė pramoniniu mastu“,-sakė Singhas.

Pati reakcija yra ne tik neutrali anglies dvideginio atžvilgiu, o tai naudinga aplinkai, bet jei sistema sukurta pramoniniam naudojimui, ji taip pat gali turėti beveik neigiamą, atstatantį poveikį aplinkai.

„Nuotekų nitratų naudojimas reiškia, kad mes taip pat turime pašalinti taršą iš paviršinio požeminio vandens. „Laikui bėgant tai reiškia, kad procesas vienu metu gali padėti ištaisyti pramonines atliekas, nutekėjusį vandenį ir subalansuoti azoto ciklą, ypač kaimo vietovėse, kurios gali būti ekonomiškai nepalankios arba labiausiai rizikuojamos dėl didelio nitratų kiekio“, – sakė Singhas.

Didelis nitratų kiekis geriamajame vandenyje yra susijęs su tokiomis sveikatos sąlygomis kaip vėžys, skydliaukės liga, priešlaikinis gimdymas ir mažas gimimo svoris.

„Mes visi labai džiaugiamės šiuo pasiekimu, nesustojame čia. Tikimės, kad netrukus turėsime didesnį prototipą, per kurį galėsime išbandyti daug didesnį mastą “, – sakė Singhas, kuris jau dirba su miesto korporacijomis, nuotekų valymo centrais ir kitomis pramonės sistemomis, siekdamas toliau plėtoti sistemą.

Nuoroda. „Saulės amoniako elektrocheminė sintezė naudojant nitratą esant 11% efektyvesniam saulės kuro efektyvumui aplinkoje“: Nishithan C. Kani, Joseph A. Gauthier, Aditya Prajapati, Jane Edgington, Isha Bordawekar, Windom Shields, Mitchell Shields, Linsey C. Seitz, Aayush R. Singhas ir Meeneshas R. Singhas, 2021 m. Rugsėjo 7 d. Energetika, aplinkos mokslas.
DOI: 10.1039 / D1EE01879E:

Patentą naujam procesui užregistravo UIC technologijų valdymo biuras.

Straipsnio bendraautoriai yra NISHITAN KANIN և ADITYA PARA APATIIN iš UIC, Joseph Ozef Gottienne iš Teksaso technikos universiteto, Jane Ein Eddington ir Lincy Sates Šiaurės vakarų universitetas, Warreno miesto vidurinė mokykla Isha Bordawekar, Windom Shields, „Mitchell Shields of Worldwide Liquid Sunshine“ և Aayush Singh iš „Dow Inc.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Pasukite 3D ritmą Marse ir ištirkite NASA ištvermę

NASA „Mars Perseverance“ roveris rodomas jo stotelėje prie Jezero kraterio, tokiu būdu peržiūrėjus iš „Naršykite ištvermingai“ 3D žiniatinklyje. Šis interaktyvus žiniatinklio įrankis turi...

Prieš 400 000 metų senovės žmonės išsaugotus dramblius pavertė nuostabiais kaulų instrumentais

Kaulų įrankiai buvo iškasti iš Castel di Guido Italijoje. Kreditas: Villa ir kt. 2021 PLOS TASI Senovės žmonės galėjo padaryti nuostabių dalykų su...

Šimtai erelio ruonių, apvyniotų meškerėmis ir tinklais, kasmet sukelia siaubingus sužalojimus ir skaudžias mirtis.

Žvejybos tinklai ir tinklai daro didelę įtaką kailių ruoniams (Arctocephalus pusillus), labiausiai paplitę jūrų žinduoliai, buvo pastebėti Pietų Afrikos ir Namibijos pakrantėse, kur jie...

FDP balsavo 16: 2 ir atmetė Piper vakcinos „oster A“ vakcinos platinimą plačiajai visuomenei.

Šiuo metu nėra trečiosios Kovid-19 vakcinos. Pirmaujanti Maisto ir vaistų administracijos (FDA) mokslinė patariamoji taryba balsavo už tai, kad plačiajai visuomenei būtų atsisakyta suteikti „Pfizer“...

Elon Musk Tesla Bot kelia rimtą susirūpinimą

„Tesla“ kitais metais ketina pristatyti humanoidinio roboto prototipą. Paskola: Tesla Elonas Muskas paskelbė apie humanoidinį robotą, skirtą padėti šioms pasikartojančioms, varginančioms užduotims, kurių žmonės...

Newsletter

Subscribe to stay updated.