Jaza fomu iliyo hapa chini na tutakutumia barua pepe toleo la PDF la "Maboresho ya teknolojia mpya ya kubadilisha kaboni dioksidi kuwa mafuta ya kioevu"
Dioksidi kaboni (CO2) ni zao la nishati inayowaka na gesi chafu ya kawaida, ambayo inaweza kubadilishwa kuwa nishati muhimu kwa njia endelevu. Njia moja ya kuahidi ya kubadilisha uzalishaji wa CO2 kuwa malisho ya mafuta ni mchakato unaoitwa upunguzaji wa kemikali. Lakini ili kuwa na faida kibiashara, mchakato unahitaji kuboreshwa ili kuchagua au kuzalisha bidhaa zinazohitajika zaidi zenye utajiri wa kaboni. Sasa, kama ilivyoripotiwa katika jarida la Nishati ya Mazingira, Maabara ya Kitaifa ya Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) imeunda mbinu mpya ya kuboresha uso wa kichocheo cha shaba kinachotumiwa kwa athari ya msaidizi, na hivyo kuongeza uteuzi wa mchakato.
"Ingawa tunajua kuwa shaba ndio kichocheo bora cha athari hii, haitoi uchaguzi wa juu kwa bidhaa inayotaka," Alexis, mwanasayansi mkuu katika Idara ya Sayansi ya Kemikali huko Berkeley Lab na profesa wa uhandisi wa kemikali katika Chuo Kikuu. wa California, Berkeley. Spell alisema. "Timu yetu iligundua kuwa unaweza kutumia mazingira ya ndani ya kichocheo kufanya hila mbalimbali ili kutoa aina hii ya uteuzi."
Katika tafiti zilizopita, watafiti wameweka masharti sahihi ili kutoa mazingira bora ya umeme na kemikali kwa ajili ya kuunda bidhaa zenye kaboni na thamani ya kibiashara. Lakini hali hizi ni kinyume na hali ambayo hutokea kwa kawaida katika seli za kawaida za mafuta kwa kutumia vifaa vya conductive vya maji.
Ili kubaini muundo unaoweza kutumika katika mazingira ya seli za mafuta, kama sehemu ya mradi wa Kituo cha Ubunifu wa Nishati cha Muungano wa Liquid Sunshine wa Wizara ya Nishati, Bell na timu yake waligeukia safu nyembamba ya ionoma, ambayo inaruhusu malipo fulani. molekuli (ions) kupita. Ondoa ioni zingine. Kutokana na mali zao za kemikali zinazochaguliwa sana, zinafaa hasa kwa kuwa na athari kali kwenye mazingira madogo.
Chanyeon Kim, mtafiti wa baada ya udaktari katika kikundi cha Bell na mwandishi wa kwanza wa karatasi, alipendekeza kupaka uso wa vichocheo vya shaba na ionoma mbili za kawaida, Nafion na Sustainion. Timu ilidhania kuwa kufanya hivyo kunapaswa kubadilisha mazingira karibu na kichocheo—ikijumuisha pH na kiasi cha maji na kaboni dioksidi—kwa njia fulani ili kuelekeza majibu ya kuzalisha bidhaa zenye kaboni nyingi ambazo zinaweza kubadilishwa kwa urahisi kuwa kemikali muhimu. Bidhaa na mafuta ya kioevu.
Watafiti walitumia safu nyembamba ya kila ionoma na safu mbili ya ionoma mbili kwa filamu ya shaba inayoungwa mkono na nyenzo ya polima kuunda filamu, ambayo wangeweza kuingiza karibu na mwisho mmoja wa seli ya elektrokemikali yenye umbo la mkono. Wakati wa kuingiza kaboni dioksidi kwenye betri na kutumia voltage, walipima jumla ya sasa inayopita kupitia betri. Kisha wakapima gesi na kioevu kilichokusanywa kwenye hifadhi iliyo karibu wakati wa majibu. Kwa kesi ya safu mbili, waligundua kuwa bidhaa zenye utajiri wa kaboni zilichangia 80% ya nishati inayotumiwa na majibu - zaidi ya 60% katika kesi isiyofunikwa.
"Mipako hii ya sandwich hutoa bora zaidi ya ulimwengu wote: uteuzi wa juu wa bidhaa na shughuli za juu," Bell alisema. Uso wa safu mbili sio nzuri tu kwa bidhaa zenye kaboni, lakini pia hutoa mkondo wa nguvu kwa wakati mmoja, unaonyesha kuongezeka kwa shughuli.
Watafiti walihitimisha kuwa jibu lililoboreshwa lilikuwa matokeo ya mkusanyiko wa juu wa CO2 uliokusanywa kwenye mipako moja kwa moja juu ya shaba. Kwa kuongeza, molekuli zenye chaji hasi ambazo hujilimbikiza katika eneo kati ya ionoma mbili zitazalisha asidi ya chini ya ndani. Mchanganyiko huu huondoa ubadilishanaji wa umakini unaoelekea kutokea kwa kukosekana kwa filamu za ionomer.
Ili kuboresha zaidi ufanisi wa majibu, watafiti waligeukia teknolojia iliyothibitishwa hapo awali ambayo haihitaji filamu ya ionoma kama njia nyingine ya kuongeza CO2 na pH: voltage ya kupigwa. Kwa kutumia volteji ya mapigo kwenye mipako ya ionoma ya safu mbili, watafiti walipata ongezeko la 250% la bidhaa zenye utajiri wa kaboni ikilinganishwa na shaba isiyofunikwa na voltage tuli.
Ingawa watafiti wengine huzingatia kazi zao katika maendeleo ya vichocheo vipya, ugunduzi wa kichocheo hauzingatii hali ya uendeshaji. Kudhibiti mazingira kwenye uso wa kichocheo ni njia mpya na tofauti.
"Hatukupata kichocheo kipya kabisa, lakini tulitumia ufahamu wetu wa kinetiki wa athari na tukatumia maarifa haya kutuongoza katika kufikiria jinsi ya kubadilisha mazingira ya tovuti ya kichocheo," Adam Weber, mhandisi mkuu. Wanasayansi katika uwanja wa teknolojia ya nishati katika Maabara ya Berkeley na mwandishi mwenza wa karatasi.
Hatua inayofuata ni kupanua uzalishaji wa vichocheo vilivyofunikwa. Majaribio ya awali ya timu ya Berkeley Lab yalihusisha mifumo midogo ya modeli bapa, ambayo ilikuwa rahisi zaidi kuliko miundo yenye vinyweleo vya eneo kubwa inayohitajika kwa matumizi ya kibiashara. "Si vigumu kupaka mipako kwenye uso wa gorofa. Lakini mbinu za kibiashara zinaweza kuhusisha kupaka mipira midogo ya shaba,” Bell alisema. Kuongeza safu ya pili ya mipako inakuwa changamoto. Uwezekano mmoja ni kuchanganya na kuweka mipako miwili pamoja katika kutengenezea, na kutumaini kwamba yatatengana wakati kiyeyushi kinayeyuka. Je, ikiwa hawafanyi hivyo? Bell alimalizia hivi: “Tunahitaji tu kuwa nadhifu zaidi.” Rejea Kim C, Bui JC, Luo X na wengineo. Mazingira madogo ya kichocheo yaliyogeuzwa kukufaa kwa upunguzaji wa kielektroniki wa CO2 hadi bidhaa za kaboni nyingi kwa kutumia mipako yenye safu mbili ya ionoma kwenye shaba. Nishati ya Nat. 2021;6(11):1026-1034. doi:10.1038/s41560-021-00920-8
Nakala hii imetolewa tena kutoka kwa nyenzo zifuatazo. Kumbuka: Nyenzo inaweza kuwa imehaririwa kwa urefu na maudhui. Kwa habari zaidi, tafadhali wasiliana na chanzo kilichotajwa.
Muda wa kutuma: Nov-22-2021
