Jaza fomu hapa chini na tutakutumia barua pepe toleo la PDF la "Uboreshaji mpya wa Teknolojia ili kubadilisha dioksidi kaboni kuwa mafuta ya kioevu"
Dioksidi kaboni (CO2) ni bidhaa ya kuchoma mafuta na gesi ya kawaida ya chafu, ambayo inaweza kubadilishwa kuwa mafuta muhimu kwa njia endelevu. Njia moja ya kuahidi ya kubadilisha uzalishaji wa CO2 kuwa malisho ya mafuta ni mchakato unaoitwa kupunguzwa kwa umeme. Lakini kuwa na faida kibiashara, mchakato unahitaji kuboreshwa ili kuchagua au kutoa bidhaa zenye utajiri zaidi wa kaboni. Sasa, kama ilivyoripotiwa katika jarida la Nishati ya Mazingira, Lawrence Berkeley Maabara ya Kitaifa (Berkeley Lab) imeandaa njia mpya ya kuboresha uso wa kichocheo cha shaba kinachotumika kwa athari ya msaidizi, na hivyo kuongeza upendeleo wa mchakato.
"Ingawa tunajua kuwa shaba ndio kichocheo bora kwa majibu haya, haitoi upendeleo mkubwa kwa bidhaa inayotaka," alisema Alexis, mwanasayansi mwandamizi katika Idara ya Sayansi ya Kemikali huko Berkeley Lab na profesa wa uhandisi wa kemikali katika Chuo Kikuu cha California, Berkeley. Spell alisema. "Timu yetu iligundua kuwa unaweza kutumia mazingira ya kichocheo kufanya hila kadhaa kutoa aina hii ya upendeleo."
Katika masomo ya zamani, watafiti wameanzisha hali sahihi ili kutoa mazingira bora ya umeme na kemikali kwa kuunda bidhaa zenye utajiri wa kaboni na thamani ya kibiashara. Lakini hali hizi ni kinyume na hali ambazo kawaida hufanyika katika seli za kawaida za mafuta kwa kutumia vifaa vya msingi vya maji.
Ili kuamua muundo ambao unaweza kutumika katika mazingira ya maji ya seli ya mafuta, kama sehemu ya Mradi wa Kituo cha Ubunifu wa Nishati ya Wizara ya Nishati ya Liquid Sunshine Alliance, Bell na timu yake waligeuka kuwa safu nyembamba ya ionomer, ambayo inaruhusu molekuli kadhaa zilizoshtakiwa kupita. Ondoa ioni zingine. Kwa sababu ya mali zao za kuchagua za kemikali, zinafaa sana kwa kuwa na athari kubwa kwenye mazingira ya microen.
Chanyeon Kim, mtafiti wa postdoctoral katika kikundi cha Bell na mwandishi wa kwanza wa karatasi hiyo, alipendekeza kufunika uso wa vichocheo vya shaba na ionomers mbili za kawaida, Nafion na endelevu. Timu iligundua kwamba kufanya hivyo kunapaswa kubadilisha mazingira karibu na kichocheo-pamoja na pH na kiwango cha maji na dioksidi kaboni-kwa njia fulani kuelekeza athari ili kutoa bidhaa zenye utajiri wa kaboni ambazo zinaweza kubadilishwa kwa urahisi kuwa kemikali muhimu. Bidhaa na mafuta ya kioevu.
Watafiti walitumia safu nyembamba ya kila ionomer na safu mbili ya ionomers mbili kwa filamu ya shaba inayoungwa mkono na nyenzo za polymer kuunda filamu, ambayo wangeweza kuingiza karibu na mwisho mmoja wa kiini cha umeme kilicho na umbo la mkono. Wakati wa kuingiza dioksidi kaboni ndani ya betri na kutumia voltage, walipima jumla ya sasa inapita kupitia betri. Kisha walipima gesi na kioevu kilichokusanywa kwenye hifadhi ya karibu wakati wa majibu. Kwa kesi hiyo ya safu mbili, waligundua kuwa bidhaa zenye utajiri wa kaboni zilichangia 80% ya nishati inayotumiwa na athari-kubwa kuliko 60% katika kesi isiyosababishwa.
"Mipako hii ya sandwich hutoa ulimwengu bora zaidi: upendeleo wa bidhaa na shughuli za juu," Bell alisema. Uso wa safu mbili sio nzuri tu kwa bidhaa zenye utajiri wa kaboni, lakini pia hutoa nguvu ya sasa kwa wakati mmoja, kuonyesha kuongezeka kwa shughuli.
Watafiti walihitimisha kuwa majibu yaliyoboreshwa yalikuwa matokeo ya mkusanyiko wa juu wa CO2 uliokusanywa kwenye mipako moja kwa moja juu ya shaba. Kwa kuongezea, molekuli zilizoshtakiwa vibaya ambazo hujilimbikiza katika mkoa kati ya ionomers hizo mbili zitazalisha asidi ya chini. Mchanganyiko huu hupunguza biashara ya mkusanyiko ambayo huwa hufanyika kwa kukosekana kwa filamu za ionomer.
Ili kuboresha zaidi ufanisi wa athari, watafiti waligeukia teknolojia iliyothibitishwa hapo awali ambayo haiitaji filamu ya ionomer kama njia nyingine ya kuongeza CO2 na pH: voltage iliyosababishwa. Kwa kutumia voltage ya pulsed kwa mipako ya ionomer ya safu mbili, watafiti walipata ongezeko la 250% la bidhaa zenye utajiri wa kaboni ikilinganishwa na voltage ya shaba na tuli.
Ingawa watafiti wengine huzingatia kazi yao juu ya maendeleo ya vichocheo vipya, ugunduzi wa kichocheo hauzingatii hali ya kufanya kazi. Kudhibiti mazingira kwenye uso wa kichocheo ni njia mpya na tofauti.
"Hatukuja na kichocheo kipya kabisa, lakini tulitumia uelewa wetu wa kinetiki za athari na tukatumia maarifa haya kutuongoza katika kufikiria jinsi ya kubadilisha mazingira ya tovuti ya kichocheo," alisema Adam Weber, mhandisi mwandamizi. 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 maabara ya Berkeley yalihusisha mifumo ndogo ya mfano wa gorofa, ambayo ilikuwa rahisi sana kuliko muundo mkubwa wa eneo linalohitajika kwa matumizi ya kibiashara. "Sio ngumu kutumia mipako kwenye uso wa gorofa. Lakini njia za kibiashara zinaweza kuhusisha mipako ya mipira ndogo ya shaba," Bell alisema. Kuongeza safu ya pili ya mipako inakuwa changamoto. Uwezo mmoja ni kuchanganya na kuweka mipako hiyo pamoja katika kutengenezea, na tumaini kwamba watajitenga wakati kutengenezea kuyeyuka. Je! Ikiwa hawana? Bell alihitimisha: "Tunahitaji kuwa nadhifu tu." Rejea Kim C, Bui JC, Luo X na wengine. Uboreshaji wa Kichocheo Microen mazingira ya kupunguza umeme wa CO2 kwa bidhaa nyingi za kaboni kwa kutumia mipako ya ionomer ya safu mbili kwenye shaba. Nat nishati. 2021; 6 (11): 1026-1034. Doi: 10.1038/s41560-021-00920-8
Nakala hii imetolewa tena kutoka kwa nyenzo zifuatazo. Kumbuka: Nyenzo zinaweza kuwa zimehaririwa kwa urefu na yaliyomo. Kwa habari zaidi, tafadhali wasiliana na chanzo kilichotajwa.
Wakati wa chapisho: Novemba-22-2021
