Доорх маягтыг бөглөнө үү, бид танд "Нүүрстөрөгчийн давхар ислийг шингэн түлш болгон хувиргах шинэ технологийн сайжруулалт"-ын PDF хувилбарыг имэйлээр илгээх болно.
Нүүрстөрөгчийн давхар исэл (CO2) нь чулуужсан түлш болон хамгийн түгээмэл хүлэмжийн хийг шатаах бүтээгдэхүүн бөгөөд тогтвортой байдлаар ашигтай түлш болгон хувиргадаг. CO2 ялгаруулалтыг түлшний түүхий эд болгон хувиргах ирээдүйтэй арга бол цахилгаан химийн бууралт гэж нэрлэгддэг процесс юм. Гэхдээ арилжааны хувьд ашигтай байхын тулд нүүрстөрөгчөөр баялаг бүтээгдэхүүнийг сонгох эсвэл үйлдвэрлэх процессыг сайжруулах шаардлагатай. Одоо Nature Energy сэтгүүлд мэдээлснээр Лоуренс Берклигийн үндэсний лаборатори (Беркли лаборатори) туслах урвалд ашигласан зэсийн катализаторын гадаргууг сайжруулж, улмаар үйл явцын сонгомол чанарыг нэмэгдүүлэх шинэ аргыг боловсруулжээ.
Беркли лабораторийн Химийн шинжлэх ухааны тэнхимийн ахлах эрдэмтэн, их сургуулийн химийн инженерчлэлийн профессор Алексис хэлэхдээ "Хэдийгээр бид зэс нь энэхүү урвалын хамгийн сайн катализатор гэдгийг мэддэг ч хүссэн бүтээгдэхүүнээ сонгох чадвар сайтай байдаггүй." Калифорниа, Беркли. Спелл хэлэв. "Манай баг катализаторын орон нутгийн орчинг ашиглан ийм төрлийн сонгомол байдлыг хангахын тулд янз бүрийн заль мэх хийж болно гэдгийг олж мэдсэн."
Өмнөх судалгаануудад судлаачид нүүрстөрөгчөөр баялаг бүтээгдэхүүнийг арилжааны үнэ цэнээр бий болгоход хамгийн сайн цахилгаан, химийн орчинг бүрдүүлэх нарийн нөхцлийг бүрдүүлсэн. Гэхдээ эдгээр нөхцөл байдал нь усан дээр суурилсан дамжуулагч материалыг ашигладаг ердийн түлшний эсүүдэд тохиолддог нөхцөлтэй зөрчилддөг.
Түлшний эсийн усны орчинд ашиглах боломжтой дизайныг тодорхойлохын тулд Эрчим хүчний яамны Шингэн нарны холбооны Эрчим хүчний инновацийн төвийн төслийн хүрээнд Белл болон түүний багийнхан тодорхой хэмжээний цэнэгтэй иономерын нимгэн давхаргад шилжсэн. молекулууд (ионууд) дамжин өнгөрөх. Бусад ионуудыг оруулахгүй. Химийн өндөр сонгомол шинж чанараараа бичил орчинд хүчтэй нөлөө үзүүлэхэд онцгой тохиромжтой.
Белл группын докторын дараах судлаач, нийтлэлийн анхны зохиогч Чанёон Ким зэсийн катализаторын гадаргууг Нафион ба Сустенион гэсэн хоёр энгийн иономероор бүрэхийг санал болгов. Багийнхан үүнийг хийснээр катализаторын ойролцоох орчныг, түүний дотор рН, ус, нүүрстөрөгчийн давхар ислийн хэмжээг өөрчлөх шаардлагатай бөгөөд энэ нь нүүрстөрөгчөөр баялаг бүтээгдэхүүнийг ашигтай химийн бодис болгон хувиргах урвалыг ямар нэгэн байдлаар чиглүүлэх ёстой гэж таамаглаж байна. Бүтээгдэхүүн ба шингэн түлш.
Судлаачид иономер бүрийн нимгэн давхарга, хоёр иономерын давхар давхаргыг полимер материалаар бэхэлсэн зэс хальсан дээр түрхэж, гар хэлбэртэй цахилгаан химийн эсийн нэг үзүүрт ойртуулж, хальс үүсгэсэн. Батерейнд нүүрстөрөгчийн давхар ислийг шахаж, хүчдэл өгөхдөө батерейгаар урсах нийт гүйдлийг хэмжсэн. Дараа нь тэд урвалын явцад зэргэлдээх усан санд хуримтлагдсан хий, шингэнийг хэмжсэн. Хоёр давхаргын хувьд нүүрстөрөгчөөр баялаг бүтээгдэхүүн нь урвалд зарцуулсан энергийн 80%-ийг эзэлдэг болохыг тогтоожээ.
"Энэхүү сэндвичний бүрхүүл нь бүтээгдэхүүний өндөр сонгомол чанар, өндөр үйл ажиллагаа гэсэн хоёр ертөнцийн хамгийн сайн сайхныг өгдөг" гэж Белл хэлэв. Давхар давхаргатай гадаргуу нь нүүрстөрөгчөөр баялаг бүтээгдэхүүнд сайнаар нөлөөлдөг төдийгүй нэгэн зэрэг хүчтэй гүйдэл үүсгэдэг бөгөөд энэ нь идэвхжил нэмэгдэж байгааг харуулж байна.
Эрдэмтэд сайжруулсан хариу үйлдэл нь зэсийн дээд давхаргад шууд хуримтлагдсан CO2-ийн өндөр концентрацитай холбоотой гэж дүгнэжээ. Үүнээс гадна хоёр иономерын хоорондох бүсэд хуримтлагдсан сөрөг цэнэгтэй молекулууд нь орон нутгийн хүчиллэгийг бага хэмжээгээр үүсгэдэг. Энэ хослол нь иономер хальс байхгүй үед үүсэх концентрацийн солилцоог нөхдөг.
Урвалын үр ашгийг цаашид сайжруулахын тулд судлаачид CO2 ба рН-ийг нэмэгдүүлэх өөр нэг арга болох иономер хальс шаарддаггүй өмнө нь батлагдсан технологид шилжсэн: импульсийн хүчдэл. Хоёр давхар иономер бүрхүүлд импульсийн хүчдэл хэрэглэснээр судлаачид бүрээгүй зэс болон статик хүчдэлтэй харьцуулахад нүүрстөрөгчөөр баялаг бүтээгдэхүүний хэмжээг 250%-иар нэмэгдүүлсэн байна.
Хэдийгээр зарим судлаачид шинэ катализатор бүтээхэд гол анхаарлаа хандуулдаг ч катализаторыг нээхдээ ашиглалтын нөхцөлийг харгалздаггүй. Катализаторын гадаргуу дээрх орчныг хянах нь шинэ бөгөөд өөр арга юм.
Ахлах инженер Адам Вебер хэлэхдээ: "Бид цоо шинэ катализатор бүтээгээгүй, харин урвалын кинетикийн талаарх ойлголтоо ашигласан бөгөөд энэ мэдлэгийг катализаторын талбайн орчныг хэрхэн өөрчлөх талаар бодоход чиглүүлэв." Беркли лабораторийн эрчим хүчний технологийн салбарын эрдэмтэд, илтгэлүүдийн хамтран зохиогч.
Дараагийн алхам бол бүрсэн катализаторын үйлдвэрлэлийг өргөжүүлэх явдал юм. Berkeley Lab-ийн багийн урьдчилсан туршилтууд нь жижиг хавтгай загварын системүүдийг хамарсан бөгөөд энэ нь арилжааны хэрэглээнд шаардагдах том талбайн сүвэрхэг байгууламжаас хамаагүй хялбар байв. “Тэгш гадаргуу дээр бүрэх нь тийм ч хэцүү биш. Гэхдээ арилжааны аргууд нь жижиг зэс бөмбөлөг бүрэхтэй холбоотой байж болох юм "гэж Белл хэлэв. Хоёрдахь давхаргыг нэмэх нь илүү хэцүү болно. Нэг боломж бол хоёр бүрээсийг хольж уусгагчинд хийж, уусгагч уурших үед сална гэж найдаж байна. Хэрэв тэд тэгэхгүй бол яах вэ? Белл: "Бид илүү ухаалаг байх хэрэгтэй." Kim C, Bui JC, Luo X болон бусад хүмүүсийг үзнэ үү. Зэс дээр давхар давхар иономер бүрэх ашиглан СО2-ыг олон нүүрстөрөгчтэй бүтээгдэхүүн болгон цахилгаанаар бууруулах зориулалттай катализаторын бичил орчин. Nat Energy. 2021;6(11):1026-1034. doi: 10.1038/s41560-021-00920-8
Энэ нийтлэлийг дараах материалаас хуулбарласан болно. Жич: Материалыг урт, агуулгын хувьд засварласан байж болзошгүй. Дэлгэрэнгүй мэдээллийг иш татсан эх сурвалжаас авна уу.
Шуудангийн цаг: 2021 оны 11-р сарын 22
