Овај чланак је прегледан у складу са уредничким процедурама и политикама часописа Science X. Уредници су нагласили следеће квалитете, уз истовремено обезбеђивање интегритета садржаја:
Угљен-диоксид (CO2) је и неопходан ресурс за живот на Земљи и гас стаклене баште који доприноси глобалном загревању. Данас научници проучавају угљен-диоксид као перспективни ресурс за производњу обновљивих горива са ниским садржајем угљеника и високовредних хемијских производа.
Изазов за истраживаче је да идентификују ефикасне и исплативе начине за претварање угљен-диоксида у висококвалитетне угљеничне интермедијаре као што су угљен-моноксид, метанол или мравља киселина.
Истраживачки тим који предводи К. К. Нојерлин из Националне лабораторије за обновљиву енергију (NREL) и сарадници у Националној лабораторији Аргон и Националној лабораторији Оук Риџ пронашли су обећавајуће решење за овај проблем. Тим је развио метод конверзије за производњу мравље киселине из угљен-диоксида коришћењем обновљиве електричне енергије са високом енергетском ефикасношћу и издржљивошћу.
Студија под називом „Скалабилна архитектура склопа мембранске електроде за ефикасну електрохемијску конверзију угљен-диоксида у мрављу киселину“ објављена је у часопису Nature Communications.
Мравља киселина је потенцијални хемијски интермедијер са широким спектром примене, посебно као сировина у хемијској или биолошкој индустрији. Мравља киселина је такође идентификована као сировина за биорафинисање у чисто авионско гориво.
Електролиза CO2 резултира редукцијом CO2 до хемијских међупроизвода као што је мравља киселина или молекула као што је етилен када се на електролитичку ћелију примени електрични потенцијал.
Склоп мембране и електроде (MEA) у електролизеру се обично састоји од јон-проводљиве мембране (катјонске или анјонске измењивачке мембране) смештене између две електроде које се састоје од електрокатализатора и јон-проводљивог полимера.
Користећи стручност тима у технологијама горивних ћелија и електролизи водоника, проучавали су неколико конфигурација МЕА у електролитичким ћелијама како би упоредили електрохемијску редукцију ЦО2 до мравље киселине.
На основу анализе кварова различитих дизајна, тим је настојао да искористи ограничења постојећих материјала, посебно недостатак одбацивања јона у тренутним анјонским измењивачким мембранама, и да поједностави целокупни дизајн система.
Изум К. С. Најерлина и Лајминга Хуа из NREL-а био је побољшани MEA електролизер који користи нову перфорирану катјонску измењивачку мембрану. Ова перфорирана мембрана обезбеђује конзистентну, високо селективну производњу мравље киселине и поједностављује дизајн коришћењем готових компоненти.
„Резултати ове студије представљају парадигматску промену у електрохемијској производњи органских киселина као што је мравља киселина“, рекао је коаутор Најерлин. „Перфорирана мембранска структура смањује сложеност претходних дизајна и може се користити и за побољшање енергетске ефикасности и издржљивости других уређаја за електрохемијско претварање угљен-диоксида.“
Као и код сваког научног открића, важно је разумети факторе трошкова и економску исплативост. Радећи у различитим одељењима, истраживачи NREL-а Џе Хуанг и Тао Линг представили су техно-економску анализу која идентификује начине за постизање паритета трошкова са данашњим индустријским процесима производње мравље киселине када је цена обновљиве електричне енергије једнака или мања од 2,3 цента по киловат-сату.
„Тим је постигао ове резултате користећи комерцијално доступне катализаторе и полимерне мембранске материјале, док је креирао MEA дизајн који користи скалабилност модерних горивних ћелија и постројења за електролизу водоника“, рекао је Нејерлин.
„Резултати овог истраживања могли би помоћи у претварању угљен-диоксида у горива и хемикалије коришћењем обновљиве електричне енергије и водоника, убрзавајући прелазак на повећање производње и комерцијализацију.“
Технологије електрохемијске конверзије су кључни елемент програма NREL-а „Електрони у молекуле“, који се фокусира на обновљиви водоник следеће генерације, нулта горива, хемикалије и материјале за електрично покретане процесе.
„Наш програм истражује начине коришћења обновљиве електричне енергије за претварање молекула попут угљен-диоксида и воде у једињења која могу послужити као извори енергије“, рекао је Ренди Кортрајт, директор стратегије преноса електрона и/или прекурсора за производњу горива или хемикалија у NREL-у.
„Ово истраживање електрохемијске конверзије пружа пробој који се може користити у низу процеса електрохемијске конверзије и радујемо се обећавајућим резултатима ове групе.“
Више информација: Леиминг Ху и др., Скалабилна архитектура склопа мембранске електроде за ефикасну електрохемијску конверзију CO2 у мрављу киселину, Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-43409-6
Ако наиђете на грешку у куцању, нетачност или желите да поднесете захтев за измену садржаја на овој страници, користите овај образац. За општа питања користите наш контакт образац. За опште повратне информације користите одељак за јавне коментаре испод (пратите упутства).
Ваше повратне информације су нам веома важне. Међутим, због великог броја порука, не можемо гарантовати персонализовани одговор.
Ваша адреса е-поште се користи само да би се примаоцима саопштило ко је послао е-пошту. Ни ваша адреса ни адреса примаоца неће се користити ни у коју другу сврху. Информације које унесете појавиће се у вашој е-пошти и Tech Xplore их неће чувати ни у ком облику.
Ова веб страница користи колачиће како би олакшала навигацију, анализирала ваше коришћење наших услуга, прикупљала податке о персонализацији оглашавања и пружала садржај од трећих страна. Коришћењем наше веб странице, потврђујете да сте прочитали и разумели нашу Политику приватности и Услове коришћења.