Dit artikel is beoardiele yn oerienstimming mei de redaksjonele prosedueres en belied fan Science X. De redaksje hat de folgjende kwaliteiten beklamme, wylst se de yntegriteit fan 'e ynhâld garandearre hawwe:
Koalstofdiokside (CO2) is sawol in essensjele boarne foar it libben op ierde as in broeikasgas dat bydraacht oan wrâldwide opwaarming. Tsjintwurdich bestudearje wittenskippers koalstofdiokside as in belofte boarne foar de produksje fan duorsume, koalstofarme brânstoffen en weardefolle gemyske produkten.
De útdaging foar ûndersikers is om effisjinte en kosten-effektive manieren te identifisearjen om koalstofdiokside om te setten yn heechweardige koalstoftuskenprodukten lykas koalstofmonokside, metanol of mierensoer.
In ûndersyksteam ûnder lieding fan KK Neuerlin fan it National Renewable Energy Laboratory (NREL) en meiwurkers fan it Argonne National Laboratory en Oak Ridge National Laboratory hat in beloftefolle oplossing fûn foar dit probleem. It team ûntwikkele in konverzjemetoade om mierensoer te produsearjen út koalstofdiokside mei help fan duorsume elektrisiteit mei hege enerzjy-effisjinsje en duorsumens.
De stúdzje, mei de titel "Skalbere membraanelektrode-assemblage-arsjitektuer foar effisjinte elektrochemyske konverzje fan koalstofdiokside nei mierensoer", waard publisearre yn it tydskrift Nature Communications.
Mierensoer is in potinsjele gemyske tuskenstof mei in breed skala oan tapassingen, benammen as grûnstof yn 'e gemyske of biologyske yndustry. Mierensoer is ek identifisearre as in feedstock foar bioraffinaazje ta skjinne fleantúchbrânstof.
Elektrolyse fan CO2 resultearret yn 'e reduksje fan CO2 ta gemyske tuskenprodukten lykas mierensoer of molekulen lykas etyleen as in elektryske potinsjeel tapast wurdt op 'e elektrolytyske sel.
De membraan-elektrode-assemblage (MEA) yn in elektrolyser bestiet typysk út in ionliedingend membraan (kation- of anionútwikselingsmembraan) tusken twa elektroden besteande út in elektrokatalysator en in ionliedingend polymeer.
Mei help fan 'e ekspertize fan it team yn brânstofseltechnologyen en wetterstofelektrolyse, bestudearren se ferskate MEA-konfiguraasjes yn elektrolytyske sellen om de elektrochemyske reduksje fan CO2 ta mierensoer te fergelykjen.
Op basis fan falingsanalyses fan ferskate ûntwerpen, besocht it team de beheiningen fan besteande materiaalsets te eksploitearjen, benammen it ûntbrekken fan ionôfwizing yn hjoeddeistige anionútwikselingsmembranen, en it algemiene systeemûntwerp te ferienfâldigjen.
De útfining fan KS Neierlin en Leiming Hu fan NREL wie in ferbettere MEA-elektrolyser mei in nij perforearre kationútwikselingsmembraan. Dit perforearre membraan soarget foar konsekwinte, tige selektive mierensoerproduksje en ferienfâldiget it ûntwerp troch gebrûk te meitsjen fan standertkomponinten.
"De resultaten fan dizze stúdzje fertsjintwurdigje in paradigmaferskowing yn 'e elektrogemyske produksje fan organyske soeren lykas mierensoer," sei mei-auteur Neierlin. "De perforearre membraanstruktuer ferminderet de kompleksiteit fan eardere ûntwerpen en kin ek brûkt wurde om de enerzjy-effisjinsje en duorsumens fan oare elektrogemyske koalstofdiokside-konverzje-apparaten te ferbetterjen."
Lykas by elke wittenskiplike trochbraak is it wichtich om de kostenfaktoaren en ekonomyske helberens te begripen. NREL-ûndersikers Zhe Huang en Tao Ling wurken gear oer ferskate ôfdielingen en presintearren in techno-ekonomyske analyze dy't manieren identifisearren om kostenpariteit te berikken mei de hjoeddeiske yndustriële produksjeprosessen fan mieresûr as de kosten fan duorsume elektrisiteit op of ûnder 2,3 sinten per kilowattoere binne.
"It team berikte dizze resultaten mei kommersjeel beskikbere katalysatoren en polymeermembraanmaterialen, wylst se in MEA-ûntwerp makken dat gebrûk makket fan 'e skalberens fan moderne brânstofsellen en wetterstofelektrolyse-ynstallaasjes," sei Neierlin.
"De resultaten fan dit ûndersyk koenen helpe om koalstofdiokside om te setten yn brânstoffen en gemikaliën mei help fan duorsume elektrisiteit en wetterstof, wêrtroch't de oergong nei skaalfergrutting en kommersjalisaasje fersnelle wurdt."
Elektrochemyske konverzjetechnologyen binne in kearnelemint fan it Elektronen nei Molekulen-programma fan NREL, dat him rjochtet op duorsume wetterstof fan 'e folgjende generaasje, nul brânstoffen, gemikaliën en materialen foar elektrysk oandreaune prosessen.
"Us programma ûndersiket manieren om duorsume elektrisiteit te brûken om molekulen lykas koalstofdiokside en wetter om te setten yn ferbiningen dy't as enerzjyboarnen tsjinje kinne," sei Randy Cortright, direkteur fan NREL's strategy foar elektronoerdracht en/of foarrinners foar brânstofproduksje of gemikaliën.
"Dit ûndersyk nei elektrogemyske konverzje biedt in trochbraak dy't brûkt wurde kin yn in ferskaat oan elektrogemyske konverzjeprosessen, en wy sjogge út nei mear beloftefolle resultaten fan dizze groep."
Fierdere ynformaasje: Leiming Hu et al., Skalbere membraanelektrode-assemblage-arsjitektuer foar effisjinte elektrochemyske konverzje fan CO2 nei mierensoer, Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-43409-6
As jo ​​in typfout, ûnkrektens tsjinkomme, of in fersyk yntsjinje wolle om ynhâld op dizze side te bewurkjen, brûk dan dit formulier. Foar algemiene fragen, brûk ús kontaktformulier. Foar algemiene feedback, brûk de seksje foar publike opmerkings hjirûnder (folgje de ynstruksjes).
Dyn feedback is tige wichtich foar ús. Fanwegen it grutte oantal berjochten kinne wy ​​lykwols gjin persoanlike reaksje garandearje.
Dyn e-mailadres wurdt allinnich brûkt om ûntfangers te fertellen wa't de e-mail ferstjoerd hat. Noch dyn adres noch it adres fan 'e ûntfanger wurde foar oare doelen brûkt. De ynformaasje dy't jo ynfiere sil ferskine yn jo e-mail en sil net opslein wurde troch Tech Xplore yn hokker foarm dan ek.
Dizze webside brûkt cookies om navigaasje te fasilitearjen, jo gebrûk fan ús tsjinsten te analysearjen, advertinsjepersonalisaasjegegevens te sammeljen en ynhâld fan tredden te leverjen. Troch ús webside te brûken, erkenne jo dat jo ús privacybelied en gebrûksbetingsten lêzen en begrepen hawwe.