Chaidh an t-artaigil seo ath-sgrùdadh a rèir modhan-obrach is phoileasaidhean deasachaidh Science X. Tha na luchd-deasachaidh air cuideam a chur air na feartan a leanas agus iad a’ dèanamh cinnteach à ionracas an t-susbaint:
Tha carbon dà-ogsaid (CO2) na ghoireas riatanach airson beatha air an Talamh agus na ghas taigh-glainne a chuireas ri blàthachadh na cruinne. An-diugh, tha luchd-saidheans a’ sgrùdadh carbon dà-ogsaid mar ghoireas gealltanach airson cinneasachadh connadh ath-nuadhachail, ìosal-charboin agus toraidhean ceimigeach àrd-luach.
Is e an dùbhlan do luchd-rannsachaidh dòighean èifeachdach agus cosg-èifeachdach a chomharrachadh airson carbon dà-ogsaid a thionndadh gu eadar-mheadhanairean gualain àrd-inbhe leithid carbon monoxide, methanol no searbhag formach.
Tha sgioba rannsachaidh air a stiùireadh le KK Neuerlin bhon National Renewable Energy Laboratory (NREL) agus co-obraichean aig Argonne National Laboratory agus Oak Ridge National Laboratory air fuasgladh gealltanach a lorg air an duilgheadas seo. Leasaich an sgioba dòigh tionndaidh gus searbhag formach a dhèanamh bho charbon dà-ogsaid a’ cleachdadh dealan ath-nuadhachail le èifeachdas lùtha agus seasmhachd àrd.
Chaidh an sgrùdadh, leis an tiotal “Ailtireachd cruinneachaidh electrode membran sgèileil airson tionndadh electrochemical èifeachdach de charbon dà-ogsaid gu searbhag formach,” fhoillseachadh anns an iris Nature Communications.
'S e eadar-mheadhanair ceimigeach a dh'fhaodadh a bhith ann an searbhag formach le raon farsaing de thagraidhean, gu h-àraidh mar stuth amh anns na gnìomhachasan ceimigeach no bith-eòlasach. Chaidh searbhag formach a chomharrachadh cuideachd mar stuth amh airson bith-ghlanadh gu connadh glan itealain.
Bidh dealan-sgrùdadh CO2 ag adhbhrachadh lughdachadh CO2 gu eadar-mheadhanairean ceimigeach leithid searbhag formach no moileciuilean leithid eitilein nuair a thèid comas dealain a chur an sàs anns a’ chealla electrolytic.
Mar as trice, bidh an co-chruinneachadh membran-electrode (MEA) ann an electrolyzer air a dhèanamh suas de membran giùlain ian (membran iomlaid cation no anion) air a cheangal eadar dà electrod anns a bheil electrocatalyst agus polymer giùlain ian.
A’ cleachdadh eòlas na sgioba ann an teicneòlasan cealla connaidh agus electrolysis haidridean, rinn iad sgrùdadh air grunn rèiteachaidhean MEA ann an ceallan electrolytic gus coimeas a dhèanamh eadar lughdachadh electroceimiceach CO2 gu searbhag formach.
Stèidhichte air mion-sgrùdadh fàilligeadh diofar dhealbhaidhean, dh’fheuch an sgioba ri brath a ghabhail air crìochan nan seataichean stuthan a th’ ann mar-thà, gu sònraichte dìth diùltadh ian ann am membranan iomlaid anion gnàthach, agus dealbhadh iomlan an t-siostaim a dhèanamh nas sìmplidhe.
B’ e inneal-leictreolais MEA leasaichte a bh’ ann an innleachd le KS Neierlin agus Leiming Hu à NREL a’ cleachdadh membran iomlaid cation tollta ùr. Bidh an membran tollta seo a’ toirt seachad cinneasachadh cunbhalach, gu math roghnach de dh’aigéad formach agus a’ sìmpleachadh dealbhadh le bhith a’ cleachdadh phàirtean deiseil airson an cleachdadh.
“Tha toraidhean an sgrùdaidh seo a’ riochdachadh gluasad mòr ann an cinneasachadh dealan-cheimigeach searbhagan organach leithid searbhag formach,” thuirt an co-ùghdar Neierlin. “Tha structar na membran tollta a’ lughdachadh iom-fhillteachd dhealbhaidhean roimhe agus faodar a chleachdadh cuideachd gus èifeachdas lùtha agus seasmhachd innealan tionndaidh dà-ogsaid charboin dealan-cheimigeach eile a leasachadh.”
Coltach ri adhartas saidheansail sam bith, tha e cudromach tuigse fhaighinn air na factaran cosgais agus comasachd eaconamach. Ag obair thar roinnean, chuir luchd-rannsachaidh NREL Zhe Huang agus Tao Ling mion-sgrùdadh teicneo-eaconamach air dòigh a’ comharrachadh dhòighean air co-ionannachd cosgais a choileanadh le pròiseasan cinneasachaidh searbhag formach gnìomhachais an latha an-diugh nuair a tha cosgais dealain ath-nuadhachail aig no fo 2.3 sgillin gach cileavat-uair.
“Choilean an sgioba na toraidhean seo le bhith a’ cleachdadh catalaichean a tha rim faighinn gu malairteach agus stuthan membran polymer, agus iad a’ cruthachadh dealbhadh MEA a tha a’ gabhail brath air comas sgèileadh cheallan connaidh an latha an-diugh agus ionadan electrolysis haidridean,” thuirt Neierlin.
“Dh’fhaodadh toraidhean an rannsachaidh seo cuideachadh le bhith ag atharrachadh carbon dà-ogsaid gu connadh agus ceimigean le bhith a’ cleachdadh dealan ath-nuadhachail agus haidridean, a’ luathachadh an atharrachaidh gu leudachadh agus malairteachadh.”
Tha teicneòlasan tionndaidh dealan-cheimigeach nam prìomh eileamaid de phrògram Electrons to Molecules aig NREL, a tha ag amas air haidridean ath-nuadhachail an ath ghinealach, gun chonnadh, ceimigean agus stuthan airson pròiseasan le dealan.
“Tha am prògram againn a’ sgrùdadh dhòighean air dealan ath-nuadhachail a chleachdadh gus moileciuilean leithid carbon dà-ogsaid agus uisge a thionndadh gu bhith nan todhar a dh’ fhaodas a bhith nan stòran lùtha," thuirt Randy Cortright, stiùiriche ro-innleachd gluasaid dealanach agus/no ro-ruithearan NREL airson cinneasachadh connaidh no cheimigean.”
“Tha an rannsachadh seo air tionndadh dealan-cheimigeach a’ toirt seachad adhartas a ghabhas cleachdadh ann an raon de phròiseasan tionndaidh dealan-cheimigeach, agus tha sinn a’ coimhead air adhart ri toraidhean nas gealltanach bhon bhuidheann seo.”
Tuilleadh fiosrachaidh: Leiming Hu et al., Ailtireachd cruinneachaidh electrode membran sgèileachail airson tionndadh electroceimigeach èifeachdach de CO2 gu searbhag formach, Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-43409-6
Ma thachras tu air mearachd clò-sgrìobhaidh, neo-chruinneas, no ma tha thu airson iarrtas a chuir a-steach gus susbaint air an duilleag seo a dheasachadh, cleachd am foirm seo. Airson ceistean coitcheann, cleachd am foirm conaltraidh againn. Airson fios-air-ais coitcheann, cleachd an earrann bheachdan poblach gu h-ìosal (lean an stiùireadh).
Tha do bheachdan glè chudromach dhuinn. Ach, air sgàth na tha de theachdaireachdan againn, chan urrainn dhuinn freagairt phearsantaichte a ghealltainn.
Cha tèid do sheòladh puist-d a chleachdadh ach airson innse do luchd-faighinn cò a chuir am post-d. Cha tèid do sheòladh fhèin no seòladh an neach a gheibh e a chleachdadh airson adhbhar sam bith eile. Nochdaidh am fiosrachadh a chuireas tu a-steach sa phost-d agad agus cha tèid a stòradh le Tech Xplore ann an cruth sam bith.
Bidh an làrach-lìn seo a’ cleachdadh briosgaidean gus seòladh a dhèanamh nas fhasa, gus sgrùdadh a dhèanamh air mar a chleachdas tu na seirbheisean againn, gus dàta pearsanachaidh sanasachd a chruinneachadh, agus gus susbaint a thoirt seachad bho threas phàrtaidhean. Le bhith a’ cleachdadh an làrach-lìn againn, tha thu ag aideachadh gun do leugh thu agus gun tuig thu ar Poileasaidh Prìobhaideachd agus ar Cumhachan Cleachdaidh.