Ky artikull është shqyrtuar në përputhje me procedurat dhe politikat editoriale të Science X. Redaktorët kanë theksuar cilësitë e mëposhtme, duke siguruar njëkohësisht integritetin e përmbajtjes:
Dioksidi i karbonit (CO2) është njëkohësisht një burim thelbësor për jetën në Tokë dhe një gaz serrë që kontribuon në ngrohjen globale. Sot, shkencëtarët po e studiojnë dioksidin e karbonit si një burim premtues për prodhimin e karburanteve të rinovueshme me përmbajtje të ulët karboni dhe produkteve kimike me vlerë të lartë.
Sfida për studiuesit është të identifikojnë mënyra efikase dhe me kosto efektive për të shndërruar dioksidin e karbonit në ndërmjetës karboni me cilësi të lartë, siç janë monoksidi i karbonit, metanoli ose acidi formik.
Një ekip kërkimor i udhëhequr nga KK Neuerlin i Laboratorit Kombëtar të Energjisë së Rinovueshme (NREL) dhe bashkëpunëtorë në Laboratorin Kombëtar Argonne dhe Laboratorin Kombëtar Oak Ridge ka gjetur një zgjidhje premtuese për këtë problem. Ekipi zhvilloi një metodë konvertimi për të prodhuar acid formik nga dioksidi i karbonit duke përdorur energji elektrike të rinovueshme me efikasitet të lartë energjie dhe qëndrueshmëri.
Studimi, i titulluar “Arkitektura e shkallëzueshme e montimit të elektrodave të membranës për shndërrim efikas elektrokimik të dioksidit të karbonit në acid formik”, u botua në revistën Nature Communications.
Acidi formik është një ndërmjetës kimik i mundshëm me një gamë të gjerë aplikimesh, veçanërisht si lëndë e parë në industritë kimike ose biologjike. Acidi formik është identifikuar gjithashtu si lëndë e parë për bio-rafinimin në karburant të pastër aviacioni.
Elektroliza e CO2 rezulton në reduktimin e CO2 në ndërmjetës kimikë siç është acidi formik ose molekula të tilla si etileni kur një potencial elektrik aplikohet në qelizën elektrolitike.
Montimi membranë-elektrodë (MEA) në një elektrolizues zakonisht përbëhet nga një membranë përçuese joni (membranë shkëmbimi kationesh ose anionesh) e vendosur midis dy elektrodave të përbëra nga një elektrokatalizator dhe një polimer përçues joni.
Duke përdorur ekspertizën e ekipit në teknologjitë e qelizave të karburantit dhe elektrolizën e hidrogjenit, ata studiuan disa konfigurime MEA në qelizat elektrolitike për të krahasuar reduktimin elektrokimik të CO2 në acid formik.
Bazuar në analizën e dështimit të dizajneve të ndryshme, ekipi kërkoi të shfrytëzonte kufizimet e grupeve ekzistuese të materialeve, veçanërisht mungesën e refuzimit të joneve në membranat aktuale të shkëmbimit të anioneve, dhe të thjeshtonte dizajnin e përgjithshëm të sistemit.
Shpikja e NREL nga KS Neierlin dhe Leiming Hu ishte një elektrolizues i përmirësuar MEA duke përdorur një membranë të re të shkëmbimit të kationeve të shpuar. Kjo membranë e shpuar siguron prodhim të qëndrueshëm dhe shumë selektiv të acidit formik dhe thjeshton projektimin duke përdorur komponentë të gatshëm.
“Rezultatet e këtij studimi përfaqësojnë një ndryshim paradigme në prodhimin elektrokimik të acideve organike siç është acidi formik”, tha bashkautori Neierlin. “Struktura e membranës së shpuar zvogëlon kompleksitetin e dizenjove të mëparshme dhe mund të përdoret gjithashtu për të përmirësuar efikasitetin e energjisë dhe qëndrueshmërinë e pajisjeve të tjera elektrokimike të konvertimit të dioksidit të karbonit.”
Ashtu si me çdo përparim shkencor, është e rëndësishme të kuptohen faktorët e kostos dhe fizibiliteti ekonomik. Duke punuar në të gjitha departamentet, studiuesit e NREL-it, Zhe Huang dhe Tao Ling, paraqitën një analizë tekno-ekonomike që identifikonte mënyrat për të arritur barazi kostoje me proceset e sotme të prodhimit industrial të acidit formik kur kostoja e energjisë elektrike të rinovueshme është në ose nën 2.3 cent për kilovat-orë.
“Ekipi i arriti këto rezultate duke përdorur katalizatorë të disponueshëm komercialisht dhe materiale membranore polimerike, ndërsa krijoi një dizajn MEA që shfrytëzon shkallëzueshmërinë e qelizave moderne të karburantit dhe impianteve të elektrolizës së hidrogjenit”, tha Neierlin.
“Rezultatet e këtij hulumtimi mund të ndihmojnë në shndërrimin e dioksidit të karbonit në lëndë djegëse dhe kimikate duke përdorur energji elektrike të rinovueshme dhe hidrogjen, duke përshpejtuar kalimin në shkallëzim dhe komercializim.”
Teknologjitë e konvertimit elektrokimik janë një element thelbësor i programit të NREL-it "Elektrone në Molekula", i cili përqendrohet në hidrogjenin e rinovueshëm të gjeneratës së ardhshme, karburantet zero, kimikatet dhe materialet për proceset e drejtuara elektrikisht.
“Programi ynë po eksploron mënyra për të përdorur energjinë elektrike të rinovueshme për të shndërruar molekulat si dioksidi i karbonit dhe uji në komponime që mund të shërbejnë si burime energjie”, tha Randy Cortright, drejtor i strategjisë së transferimit të elektroneve dhe/ose pararendësve të NREL për prodhimin e karburantit ose kimikateve.
"Ky hulumtim mbi konvertimin elektrokimik ofron një përparim që mund të përdoret në një gamë të gjerë procesesh të konvertimit elektrokimik, dhe ne presim rezultate më premtuese nga ky grup."
Informacion i mëtejshëm: Leiming Hu et al., Arkitektura e montimit të elektrodës së membranës së shkallëzuar për shndërrim efikas elektrokimik të CO2 në acid formik, Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-43409-6
Nëse hasni ndonjë gabim shtypi, pasaktësi ose dëshironi të paraqisni një kërkesë për të modifikuar përmbajtjen në këtë faqe, ju lutemi përdorni këtë formular. Për pyetje të përgjithshme, ju lutemi përdorni formularin tonë të kontaktit. Për reagime të përgjithshme, përdorni seksionin e komenteve publike më poshtë (ndiqni udhëzimet).
Reagimet tuaja janë shumë të rëndësishme për ne. Megjithatë, për shkak të vëllimit të lartë të mesazheve, nuk mund të garantojmë një përgjigje të personalizuar.
Adresa juaj e email-it përdoret vetëm për t'u treguar marrësve se kush e dërgoi email-in. As adresa juaj dhe as adresa e marrësit nuk do të përdoren për ndonjë qëllim tjetër. Informacioni që futni do të shfaqet në email-in tuaj dhe nuk do të ruhet nga Tech Xplore në asnjë formë.
Kjo faqe interneti përdor cookies për të lehtësuar navigimin, për të analizuar përdorimin tuaj të shërbimeve tona, për të mbledhur të dhëna të personalizimit të reklamave dhe për të ofruar përmbajtje nga palë të treta. Duke përdorur faqen tonë të internetit, ju pranoni se i keni lexuar dhe i kuptoni Politikën tonë të Privatësisë dhe Kushtet e Përdorimit.