โพสต์ยอดนิยม

ตัวเลือกของบรรณาธิการ - 2019

การแยกคาร์บอนไดออกไซด์โดยใช้วัสดุตัวเร่งปฏิกิริยาต้นทุนต่ำ

Anonim

อนาคตอันสดใสของพลังงานสะอาดคือการจัดเก็บเชื้อเพลิงในรูปแบบของคาร์บอนที่ผลิตจากแหล่งพลังงานทดแทนซึ่งจะช่วยให้สามารถใช้เชื้อเพลิงเหลวได้อย่างมีประสิทธิภาพเช่นเบนซิน ขั้นตอนแรกคือการอิเล็กโทรไลซิสของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นออกซิเจนและคาร์บอนมอนอกไซด์ซึ่งสามารถเปลี่ยนเป็นเชื้อเพลิงเหลวได้ในภายหลัง แต่ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นกับตัวเร่งปฏิกิริยาคาร์บอนไดออกไซด์ในปัจจุบันไม่สามารถเลือกได้เพียงพอหรือมีราคาแพงเกินไปที่จะใช้ประโยชน์ได้ในเชิงอุตสาหกรรม นักวิทยาศาสตร์ของ EPFL ได้พัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีความอุดมสมบูรณ์ของโลกโดยใช้อะลูมิเนียมทองแดงออกไซด์ที่ดัดแปลงด้วยดีบุกออกไซด์ การติดตั้งระบบขับเคลื่อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยานี้สามารถแยก CO 2 ได้อย่างมีประสิทธิภาพ 13.4% งานนี้ได้รับการตีพิมพ์ในนิตยสาร Nature Energy และคาดว่าจะช่วยให้ทั่วโลกพยายามสังเคราะห์เชื้อเพลิงจากคาร์บอนไดออกไซด์จากน้ำและก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์

การโฆษณา


การวิจัยได้ดำเนินการโดยห้องปฏิบัติการของ Michael Grätzelที่ EPFL Grätzelเป็นที่รู้จักแพร่หลายทั่วโลกสำหรับการคิดค้นเซลล์แสงอาทิตย์ที่ไวต่อความรู้สึก ("Grätzel cells") ตัวเร่งปฏิกิริยาใหม่ที่พัฒนาขึ้นโดยนักศึกษาระดับปริญญาเอก Marcel Schreier, postdoc Jingshan Luo และเพื่อนร่วมงานหลายคนทำโดยการฝากชั้นอะตอมของดีบุกออกไซด์บนสายนาโนออกไซด์ทองแดง ดีบุกออกไซด์ยับยั้งการสร้างผลิตภัณฑ์ด้านข้างซึ่งมักพบเห็นได้จากตัวเร่งปฏิกิริยาทองแดงออกไซด์ซึ่งนำไปสู่การผลิต CO ในการดูดกลืนก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เพียงอย่างเดียว

ตัวเร่งปฏิกิริยาถูกรวมไว้ในระบบอิเล็คโทรไลไลต์ของ CO 2 และเชื่อมโยงกับเซลล์สุริยะสามสาย (GaInP / GaInAs / Ge) เพื่อทำตัวทำละลายอิเล็กโทรไลต์ของคาร์บอนไดออกไซด์ ที่สำคัญระบบนี้ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาเดียวกันกับแคโทดซึ่งจะลด CO 2 เป็น CO และขั้วบวกที่ทำปฏิกิริยาออกซิเจนกับน้ำผ่านออกซิเจนผ่านสิ่งที่เรียกว่า "ปฏิกิริยาการเกิดออกซิเจนในวิวัฒนาการ" ก๊าซถูกแยกออกจากกันด้วยเยื่อแผ่นสองขั้ว การใช้วัสดุที่อุดมด้วยโลกเพื่อเร่งปฏิกิริยาทั้งสองแบบการออกแบบนี้ช่วยให้ต้นทุนของระบบต่ำ

ระบบสามารถเลือกแปลง CO 2 ให้เป็น CO ได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์ได้ถึง 13.4% ตัวเร่งปฏิกิริยายังบรรลุถึงประสิทธิภาพของ Faradaic ได้ถึง 90% ซึ่งจะอธิบายถึงประสิทธิภาพการถ่ายเทประจุไฟฟ้าจะถูกโอนไปยังผลิตภัณฑ์ที่ต้องการในระบบอิเล็คทรอนิคส์เช่นเดียวกับที่พัฒนาขึ้นที่นี่ "งานนี้ได้กำหนดมาตรฐานใหม่สำหรับการลดคาร์บอนไดอ็อกไซด์ที่ใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์" Luo กล่าว

"นี่เป็นครั้งแรกที่มีการแสดงตัวเร่งปฏิกิริยาแบบสองหน้าที่และมีต้นทุนต่ำ" Schreier กล่าว "ตัวเร่งปฏิกิริยาน้อยมากยกเว้นโลหะที่มีราคาแพงเช่นทองและเงินสามารถเลือกเปลี่ยน CO 2 เป็น CO ในน้ำซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการใช้งานในภาคอุตสาหกรรม"

งานนี้ได้ดำเนินการร่วมกับห้องทดลองการประมวลผลแบบเร่งรัดและตัวเร่งปฏิกิริยาของ Jeremy Luterbacher ที่ EPFL ได้รับทุนจาก Siemens AG และ Marie Skłodowska-Curie Fellowship จากโครงการ Seventh Framework Program ของสหภาพยุโรป รวมถึงการสนับสนุนจาก Abengoa Research ในสเปน

การโฆษณา



เรื่องราวที่มา:

วัสดุที่จัดทำโดย Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL) หมายเหตุ: อาจมีการแก้ไขเนื้อหาสำหรับรูปแบบและความยาว


Journal Reference :

  1. Marcel Schreier, Florent Héroguel, Ludmilla Steier, Shahzada Ahmad, Jeremy S. Luterbacher, Matthew T. Mayer, Jingshan Luo, Michael Grätzel การแปลงพลังงานแสงอาทิตย์จากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สู่ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์โดยใช้เครื่องปฏิกรณ์ที่อุดมด้วยโลกที่เตรียมโดยการปรับเปลี่ยนชั้นอะตอมของ CuO พลังงานธรรมชาติ, 2017; 2: 17087 DOI: 10.1038 / nenergy.2017.87