Ĉi tiu artikolo estis reviziita laŭ la redaktaj proceduroj kaj politikoj de Science X. La redaktantoj emfazis la jenajn kvalitojn, samtempe certigante la integrecon de la enhavo:
Karbondioksido (CO2) estas kaj esenca rimedo por vivo sur la Tero kaj forceja gaso, kiu kontribuas al tutmonda varmiĝo. Hodiaŭ, sciencistoj studas karbondioksidon kiel promesplenan rimedon por la produktado de renovigeblaj, malaltkarbonaj brulaĵoj kaj altvaloraj kemiaj produktoj.
La defio por esploristoj estas identigi efikajn kaj kostefikajn manierojn konverti karbondioksidon en altkvalitajn karbonajn intermediatojn kiel ekzemple karbonmonooksido, metanolo aŭ formikacido.
Esplorteamo gvidata de KK Neuerlin de la Nacia Laboratorio pri Renovigebla Energio (NREL) kaj kunlaborantoj ĉe la Nacia Laboratorio Argonne kaj la Nacia Laboratorio Oak Ridge trovis promesplenan solvon al ĉi tiu problemo. La teamo evoluigis konvertan metodon por produkti formikan acidon el karbondioksido uzante renovigeblan elektron kun alta energiefikeco kaj daŭripovo.
La studo, titolita "Skalebla membrana elektroda asemblea arkitekturo por efika elektrokemia konverto de karbondioksido al formika acido", estis publikigita en la revuo Nature Communications.
Formika acido estas ebla kemia intermediato kun vasta gamo da aplikoj, precipe kiel krudmaterialo en la kemiaj aŭ biologiaj industrioj. Formika acido ankaŭ estis identigita kiel krudmaterialo por biorafinado en puran aviadan fuelon.
Elektrolizo de CO2 rezultigas la redukton de CO2 al kemiaj intermediatoj kiel formika acido aŭ molekuloj kiel etileno kiam elektra potencialo estas aplikita al la elektroliza ĉelo.
La membran-elektroda asembleo (MEA) en elektrolizilo tipe konsistas el jon-kondukta membrano (katjona aŭ anjona interŝanĝa membrano) intermetita inter du elektrodoj konsistantaj el elektrokatalizilo kaj jon-kondukta polimero.
Uzante la sperton de la teamo pri fuelpilaj teknologioj kaj hidrogena elektrolizo, ili studis plurajn MEA-konfiguraciojn en elektrolizaj ĉeloj por kompari la elektrokemian redukton de CO2 al formikacido.
Surbaze de analizo de fiaskoj de diversaj dezajnoj, la teamo celis ekspluati la limigojn de ekzistantaj materialaroj, precipe la mankon de jona malakcepto en nunaj anjonaj interŝanĝaj membranoj, kaj simpligi la ĝeneralan sistemdezajnon.
Inventaĵo de KS Neierlin kaj Leiming Hu de NREL estis plibonigita MEA-elektrolizilo uzanta novan truitan katjoninterŝanĝan membranon. Ĉi tiu truita membrano provizas koheran, tre selekteman formikacidan produktadon kaj simpligas la dezajnon per uzado de pretaj komponantoj.
“La rezultoj de ĉi tiu studo reprezentas paradigmoŝanĝon en la elektrokemia produktado de organikaj acidoj kiel formika acido,” diris kunaŭtoro Neierlin. “La truita membranostrukturo reduktas la kompleksecon de antaŭaj dezajnoj kaj ankaŭ povas esti uzata por plibonigi energiefikecon kaj daŭripovon de aliaj elektrokemiaj karbondioksidaj konvertaj aparatoj.”
Kiel ĉe iu ajn scienca sukceso, gravas kompreni la kostfaktorojn kaj ekonomian fareblecon. Laborante trans fakoj, NREL-esploristoj Zhe Huang kaj Tao Ling prezentis teĥnologian-ekonomian analizon identigante manierojn atingi kostegalecon kun hodiaŭaj industriaj formikacidaj produktadprocezoj kiam la kosto de renovigebla elektro estas je aŭ sub 2.3 cendoj por kilovathoro.
“La teamo atingis ĉi tiujn rezultojn uzante komerce haveblajn katalizilojn kaj polimerajn membranmaterialojn, samtempe kreante MEA-dezajnon, kiu utiligas la skaleblecon de modernaj fuelpiloj kaj hidrogenaj elektrolizaj instalaĵoj,” diris Neierlin.
“La rezultoj de ĉi tiu esplorado povus helpi konverti karbondioksidon en fuelojn kaj kemiaĵojn uzante renovigeblan elektron kaj hidrogenon, akcelante la transiron al pligrandigo kaj komercigo.”
Elektrokemiaj konvertaj teknologioj estas kerna elemento de la programo "Elektronoj al Molekuloj" de NREL, kiu fokusiĝas al venontgeneracia renovigebla hidrogeno, nulaj fueloj, kemiaĵoj kaj materialoj por elektre funkciigitaj procezoj.
“Nia programo esploras manierojn uzi renovigeblan elektron por konverti molekulojn kiel karbondioksido kaj akvo en kombinaĵojn, kiuj povas servi kiel energifontoj,” diris Randy Cortright, direktoro de la strategio de NREL pri elektrontranslokigo kaj/aŭ antaŭuloj por fuelproduktado. aŭ kemiaĵoj.”
“Ĉi tiu esplorado pri elektrokemia konvertado provizas sukceson, kiu povas esti uzata en diversaj elektrokemiaj konvertaj procezoj, kaj ni antaŭĝojas pli promesplenajn rezultojn de ĉi tiu grupo.”
Pliaj informoj: Leiming Hu et al., Skalebla arkitekturo de membrana elektroda asembleo por efika elektrokemia konverto de CO2 al formika acido, Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-43409-6
Se vi renkontas tajperaron, malprecizecon, aŭ volas sendi peton por redakti enhavon sur ĉi tiu paĝo, bonvolu uzi ĉi tiun formularon. Por ĝeneralaj demandoj, bonvolu uzi nian kontaktformularon. Por ĝeneralaj komentoj, uzu la sekcion por publikaj komentoj sube (sekvu la instrukciojn).
Via reago estas tre grava por ni. Tamen, pro la granda kvanto da mesaĝoj, ni ne povas garantii personigitan respondon.
Via retpoŝtadreso estas uzata nur por informi la ricevantojn, kiuj sendis la retpoŝton. Nek via adreso nek la adreso de la ricevanto estos uzataj por iu ajn alia celo. La informoj, kiujn vi enigas, aperos en via retpoŝto kaj ne estos konservitaj de Tech Xplore en iu ajn formo.
Ĉi tiu retejo uzas kuketojn por faciligi navigadon, analizi vian uzon de niaj servoj, kolekti datumojn pri personigo de reklamoj kaj provizi enhavon de triaj partioj. Uzante nian retejon, vi agnoskas, ke vi legis kaj komprenas nian Privatecan Politikon kaj Uzkondiĉojn.