Bu məqalə Science X-in redaksiya prosedurlarına və siyasətlərinə uyğun olaraq nəzərdən keçirilmişdir. Redaktorlar məzmunun bütövlüyünü təmin edərkən aşağıdakı keyfiyyətləri vurğulamışlar:
Karbon qazı (CO2) həm Yer kürəsindəki həyat üçün vacib bir qaynaq, həm də qlobal istiləşməyə töhfə verən istixana qazıdır. Bu gün alimlər karbon qazını bərpa olunan, aşağı karbonlu yanacaqların və yüksək dəyərli kimyəvi məhsulların istehsalı üçün perspektivli bir qaynaq kimi öyrənirlər.
Tədqiqatçılar üçün çətinlik karbon qazını karbonmonoksit, metanol və ya qarışqa turşusu kimi yüksək keyfiyyətli karbon aralıq məhsullarına çevirməyin səmərəli və səmərəli yollarını müəyyən etməkdir.
Milli Bərpa Olunan Enerji Laboratoriyasının (NREL) K.K. Neuerlinin rəhbərlik etdiyi tədqiqat qrupu və Argonne Milli Laboratoriyası və Oak Ridge Milli Laboratoriyasının əməkdaşları bu problemin perspektivli bir həllini tapdılar. Komanda, yüksək enerji səmərəliliyi və davamlılığı ilə bərpa olunan elektrik enerjisindən istifadə edərək karbon qazından qarışqa turşusu istehsal etmək üçün çevrilmə metodu hazırladı.
“Karbon qazının qarışqa turşusuna səmərəli elektrokimyəvi çevrilməsi üçün miqyaslana bilən membran elektrod yığma arxitekturası” adlı tədqiqat Nature Communications jurnalında dərc edilib.
Qarışqa turşusu, xüsusən də kimya və ya bioloji sənayedə xammal kimi geniş tətbiq sahələrinə malik potensial kimyəvi vasitəçi məhsuldur. Qarışqa turşusu həmçinin təmiz aviasiya yanacağına biotəmizləmə üçün xammal kimi müəyyən edilmişdir.
Elektrolitik hüceyrəyə elektrik potensialı tətbiq edildikdə, CO2-nin elektrolizi, CO2-nin formik turşu kimi kimyəvi aralıq maddələrə və ya etilen kimi molekullara çevrilməsinə səbəb olur.
Elektrolizatordakı membran-elektrod yığımı (MEA) adətən elektrokatalizator və ion keçirici polimerdən ibarət iki elektrod arasında yerləşdirilmiş ion keçirici membrandan (kation və ya anion mübadiləsi membranı) ibarətdir.
Komandanın yanacaq elementi texnologiyaları və hidrogen elektrolizi sahəsindəki təcrübəsindən istifadə edərək, onlar CO2-nin qarışqa turşusuna elektrokimyəvi reduksiyasını müqayisə etmək üçün elektrolitik elementlərdə bir neçə MEA konfiqurasiyasını araşdırdılar.
Müxtəlif dizaynların uğursuzluq təhlilinə əsaslanaraq, komanda mövcud material dəstlərinin məhdudiyyətlərindən, xüsusən də mövcud anion mübadiləsi membranlarında ion rəddinin olmamasından istifadə etməyə və ümumi sistem dizaynını sadələşdirməyə çalışdı.
NREL-dən KS Neierlin və Leiming Hu tərəfindən ixtira edilən yeni perforasiya olunmuş kation mübadiləsi membranından istifadə edərək təkmilləşdirilmiş MEA elektrolizatoru idi. Bu perforasiya olunmuş membran ardıcıl, yüksək selektiv qarışqa turşusu istehsalını təmin edir və hazır komponentlərdən istifadə etməklə dizaynı sadələşdirir.
Həmmüəllif Neierlin bildirib ki, “Bu tədqiqatın nəticələri qarışqa turşusu kimi üzvi turşuların elektrokimyəvi istehsalında paradiqma dəyişikliyini təmsil edir. Deşikli membran quruluşu əvvəlki dizaynların mürəkkəbliyini azaldır və digər elektrokimyəvi karbon qazı çevirmə cihazlarının enerji səmərəliliyini və davamlılığını artırmaq üçün də istifadə edilə bilər.”
Hər hansı bir elmi irəliləyişdə olduğu kimi, xərc amillərini və iqtisadi mümkünlüyünü anlamaq vacibdir. NREL tədqiqatçıları Zhe Huang və Tao Ling müxtəlif şöbələrdə işləyərək, bərpa olunan elektrik enerjisinin dəyəri kilovat-saat üçün 2,3 sent və ya ondan aşağı olduqda, bugünkü sənaye qarışqa turşusu istehsal prosesləri ilə xərc bərabərliyinə nail olmağın yollarını müəyyən edən texno-iqtisadi təhlil təqdim etdilər.
Neierlin bildirib ki, “Komanda bu nəticələrə kommersiya baxımından mövcud katalizatorlar və polimer membran materiallarından istifadə etməklə nail olub, eyni zamanda müasir yanacaq elementlərinin və hidrogen elektroliz qurğularının miqyaslılığından istifadə edən MEA dizaynı yaradıb”.
“Bu tədqiqatın nəticələri bərpa olunan elektrik enerjisi və hidrogendən istifadə edərək karbon qazını yanacağa və kimyəvi maddələrə çevirməyə kömək edə bilər, miqyaslanmaya və kommersiyalaşdırmaya keçidi sürətləndirə bilər.”
Elektrokimyəvi çevrilmə texnologiyaları, NREL-in Elektronlardan Molekullara Proqramının əsas elementidir və bu proqram yeni nəsil bərpa olunan hidrogen, sıfır yanacaq, kimyəvi maddələr və elektriklə idarə olunan proseslər üçün materiallara yönəlmişdir.
NREL-in yanacaq istehsalı və ya kimyəvi maddələr üçün elektron ötürülməsi və/və ya prekursor strategiyasının direktoru Rendi Kortrayt bildirib ki, "Proqramımız karbon qazı və su kimi molekulları enerji mənbəyi kimi xidmət edə biləcək birləşmələrə çevirmək üçün bərpa olunan elektrik enerjisindən istifadə yollarını araşdırır."
“Bu elektrokimyəvi çevrilmə tədqiqatı bir sıra elektrokimyəvi çevrilmə proseslərində istifadə edilə bilən bir irəliləyiş təmin edir və biz bu qrupdan daha ümidverici nəticələr gözləyirik.”
Əlavə məlumat: Leiming Hu və digərləri, CO2-nin qarışqa turşusuna səmərəli elektrokimyəvi çevrilməsi üçün miqyaslana bilən membran elektrod yığma arxitekturası, Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-43409-6
Yazı səhvi, qeyri-dəqiqlik ilə qarşılaşsanız və ya bu səhifədəki məzmunu redaktə etmək üçün sorğu göndərmək istəyirsinizsə, zəhmət olmasa, bu formadan istifadə edin. Ümumi suallar üçün əlaqə formamızdan istifadə edin. Ümumi rəy üçün aşağıdakı ictimai şərhlər bölməsindən istifadə edin (təlimatları izləyin).
Rəyləriniz bizim üçün çox vacibdir. Lakin, mesajların çoxluğu səbəbindən fərdiləşdirilmiş cavab verəcəyimizə zəmanət verə bilmərik.
E-poçt ünvanınız yalnız alıcılara e-poçtu kimin göndərdiyini bildirmək üçün istifadə olunur. Nə sizin ünvanınız, nə də alıcının ünvanı başqa məqsədlər üçün istifadə olunmayacaq. Daxil etdiyiniz məlumatlar e-poçtunuzda görünəcək və Tech Xplore tərəfindən heç bir formada saxlanılmayacaq.
Bu veb sayt naviqasiyanı asanlaşdırmaq, xidmətlərimizdən istifadənizi təhlil etmək, reklam fərdiləşdirmə məlumatlarını toplamaq və üçüncü tərəflərdən məzmun təmin etmək üçün kukilərdən istifadə edir. Veb saytımızdan istifadə etməklə, Məxfilik Siyasətimizi və İstifadə Şərtlərimizi oxuduğunuzu və başa düşdüyünüzü təsdiqləyirsiniz.