Ushbu maqola Science X tahririyat tartib-qoidalari va siyosatlariga muvofiq ko'rib chiqildi. Muharrirlar kontentning yaxlitligini ta'minlash bilan birga quyidagi fazilatlarni ta'kidladilar:
Karbonat angidrid (CO2) Yer yuzidagi hayot uchun muhim resurs va global isishga hissa qo'shadigan issiqxona gazidir. Bugungi kunda olimlar karbonat angidridni qayta tiklanadigan, kam uglerodli yoqilg'ilar va yuqori qiymatli kimyoviy mahsulotlar ishlab chiqarish uchun istiqbolli resurs sifatida o'rganmoqdalar.
Tadqiqotchilar uchun qiyinchilik karbonat angidridni uglerod oksidi, metanol yoki chumoli kislotasi kabi yuqori sifatli uglerod oraliq mahsulotlariga aylantirishning samarali va tejamkor usullarini aniqlashdir.
Milliy qayta tiklanadigan energiya laboratoriyasi (NREL) vakili K.K. Neuerlin boshchiligidagi tadqiqot guruhi hamda Argonne milliy laboratoriyasi va Oak Ridge milliy laboratoriyasi hamkorlari ushbu muammoga istiqbolli yechim topdilar. Jamoa yuqori energiya samaradorligi va chidamliligi bilan qayta tiklanadigan elektr energiyasidan foydalangan holda karbonat angidriddan chumoli kislotasini ishlab chiqarish uchun konversiya usulini ishlab chiqdi.
“Karbonat angidridni chumoli kislotasiga samarali elektrokimyoviy konvertatsiya qilish uchun kengaytiriladigan membrana elektrod yigʻish arxitekturasi” deb nomlangan tadqiqot Nature Communications jurnalida chop etildi.
Chumoli kislotasi, ayniqsa kimyo yoki biologik sanoatda xom ashyo sifatida keng qo'llaniladigan potentsial kimyoviy oraliq mahsulotdir. Chumoli kislotasi, shuningdek, toza aviatsiya yoqilg'isiga biota'mirlash uchun xom ashyo sifatida ham aniqlangan.
CO2 ning elektrolizi natijasida elektrolitik hujayraga elektr potensiali qo'llanilganda CO2 ning formik kislota kabi kimyoviy oraliq mahsulotlarga yoki etilen kabi molekulalarga qaytarilishi sodir bo'ladi.
Elektrolizatordagi membrana-elektrod yig'masi (MEA) odatda elektrokatalizator va ion o'tkazuvchi polimerdan iborat ikkita elektrod orasiga joylashtirilgan ion o'tkazuvchi membranadan (kation yoki anion almashinuv membranasi) iborat.
Jamoaning yonilg'i xujayralari texnologiyalari va vodorod elektrolizi bo'yicha tajribasidan foydalanib, ular CO2 ning formik kislotaga elektrokimyoviy qaytarilishini taqqoslash uchun elektrolitik xujayralardagi bir nechta MEA konfiguratsiyalarini o'rganishdi.
Turli dizaynlarning nosozlik tahliliga asoslanib, jamoa mavjud material to'plamlarining cheklovlaridan, xususan, mavjud anion almashinuv membranalarida ionlarni rad etishning yo'qligidan foydalanishga va umumiy tizim dizaynini soddalashtirishga harakat qildi.
NRELdan KS Neierlin va Leiming Xu tomonidan ixtiro qilingan narsa yangi teshilgan kation almashinuv membranasidan foydalangan holda takomillashtirilgan MEA elektrolizatori edi. Ushbu teshilgan membrana izchil, yuqori selektiv chumoli kislotasi ishlab chiqarishni ta'minlaydi va tayyor komponentlardan foydalangan holda dizaynni soddalashtiradi.
“Ushbu tadqiqot natijalari formik kislota kabi organik kislotalarning elektrokimyoviy ishlab chiqarilishida paradigma oʻzgarishini ifodalaydi”, dedi hammuallif Neyerlin. “Teshilgan membrana tuzilishi avvalgi dizaynlarning murakkabligini kamaytiradi va boshqa elektrokimyoviy karbonat angidrid konvertatsiya qilish moslamalarining energiya samaradorligi va chidamliligini oshirish uchun ham ishlatilishi mumkin.”
Har qanday ilmiy yutuqda bo'lgani kabi, xarajat omillari va iqtisodiy maqsadga muvofiqligini tushunish muhimdir. NREL tadqiqotchilari Chje Xuang va Tao Ling turli bo'limlarda ish olib borishdi va qayta tiklanadigan elektr energiyasining narxi kilovatt-soat uchun 2,3 sent yoki undan past bo'lganda bugungi kunda sanoat chumoli kislotasi ishlab chiqarish jarayonlari bilan xarajat tengligiga erishish yo'llarini aniqlovchi texnik-iqtisodiy tahlilni taqdim etdilar.
"Jamoa ushbu natijalarga tijoratda mavjud bo'lgan katalizatorlar va polimer membrana materiallaridan foydalangan holda erishdi, shu bilan birga zamonaviy yonilg'i xujayralari va vodorod elektroliz zavodlarining kengaytirilishidan foydalanadigan MEA dizaynini yaratdi", dedi Neierlin.
"Ushbu tadqiqot natijalari qayta tiklanadigan elektr energiyasi va vodoroddan foydalangan holda karbonat angidridni yoqilg'i va kimyoviy moddalarga aylantirishga yordam beradi, bu esa miqyosni kengaytirish va tijoratlashtirishga o'tishni tezlashtiradi."
Elektrokimyoviy konvertatsiya texnologiyalari NRELning elektronlardan molekulalarga dasturining asosiy elementi bo'lib, u keyingi avlod qayta tiklanadigan vodorod, nol yoqilg'i, kimyoviy moddalar va elektr energiyasi bilan ishlaydigan jarayonlar uchun materiallarga qaratilgan.
“Bizning dasturimiz karbonat angidrid va suv kabi molekulalarni energiya manbai bo'lib xizmat qilishi mumkin bo'lgan birikmalarga aylantirish uchun qayta tiklanadigan elektr energiyasidan foydalanish usullarini o'rganmoqda”, dedi NRELning elektron uzatish va/yoki yoqilg'i ishlab chiqarish yoki kimyoviy moddalar bo'yicha prekursorlar strategiyasi direktori Rendi Kortrayt.
"Ushbu elektrokimyoviy konversiya tadqiqoti bir qator elektrokimyoviy konversiya jarayonlarida qo'llanilishi mumkin bo'lgan yutuqni taqdim etadi va biz ushbu guruhdan yanada istiqbolli natijalarni kutmoqdamiz."
Qo'shimcha ma'lumot: Leiming Hu va boshqalar, CO2 ni chumoli kislotasiga samarali elektrokimyoviy konvertatsiya qilish uchun masshtablanadigan membrana elektrod yig'ish arxitekturasi, Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-43409-6
Agar siz xato, noaniqlikka duch kelsangiz yoki ushbu sahifadagi kontentni tahrirlash uchun so'rov yubormoqchi bo'lsangiz, iltimos, ushbu shakldan foydalaning. Umumiy savollar uchun bizning aloqa shaklimizdan foydalaning. Umumiy fikr-mulohazalar uchun quyidagi ommaviy sharhlar bo'limidan foydalaning (ko'rsatmalarga amal qiling).
Sizning fikr-mulohazalaringiz biz uchun juda muhim. Biroq, xabarlarning ko'pligi sababli, biz shaxsiylashtirilgan javobni kafolatlay olmaymiz.
Elektron pochta manzilingiz faqat elektron pochta xabarini kim yuborganini oluvchilarga aytish uchun ishlatiladi. Sizning manzilingiz ham, oluvchining manzili ham boshqa maqsadlarda ishlatilmaydi. Siz kiritgan ma'lumotlar elektron pochtangizda ko'rinadi va Tech Xplore tomonidan hech qanday shaklda saqlanmaydi.
Ushbu veb-sayt navigatsiyani osonlashtirish, xizmatlarimizdan foydalanishingiz tahlili, reklamalarni shaxsiylashtirish ma'lumotlarini to'plash va uchinchi tomonlardan kontent taqdim etish uchun cookie-fayllardan foydalanadi. Veb-saytimizdan foydalanish orqali siz bizning Maxfiylik siyosati va Foydalanish shartlarini o'qib chiqqaningizni va tushunganingizni tasdiqlaysiz.