Dan l-artiklu ġie rivedut skont il-proċeduri u l-politiki editorjali ta' Science X. L-edituri enfasizzaw il-kwalitajiet li ġejjin filwaqt li żguraw l-integrità tal-kontenut:
Id-dijossidu tal-karbonju (CO2) huwa kemm riżorsa essenzjali għall-ħajja fid-Dinja kif ukoll gass serra li jikkontribwixxi għat-tisħin globali. Illum, ix-xjentisti qed jistudjaw id-dijossidu tal-karbonju bħala riżorsa promettenti għall-produzzjoni ta’ fjuwils rinnovabbli b’livell baxx ta’ karbonju u prodotti kimiċi ta’ valur għoli.
L-isfida għar-riċerkaturi hija li jidentifikaw modi effiċjenti u kosteffettivi biex jikkonvertu d-dijossidu tal-karbonju f'intermedjati tal-karbonju ta' kwalità għolja bħal monossidu tal-karbonju, metanol jew aċidu formiku.
Tim ta’ riċerka mmexxi minn KK Neuerlin tal-Laboratorju Nazzjonali tal-Enerġija Rinnovabbli (NREL) u kollaboraturi fil-Laboratorju Nazzjonali Argonne u l-Laboratorju Nazzjonali Oak Ridge sab soluzzjoni promettenti għal din il-problema. It-tim żviluppa metodu ta’ konverżjoni biex jipproduċi aċidu formiku mid-dijossidu tal-karbonju bl-użu ta’ elettriku rinnovabbli b’effiċjenza enerġetika għolja u durabilità.
L-istudju, intitolat “Arkitettura ta’ assemblaġġ ta’ elettrodi tal-membrana skalabbli għal konverżjoni elettrokimika effiċjenti tad-dijossidu tal-karbonju għal aċidu formiku,” ġie ppubblikat fil-ġurnal Nature Communications.
L-aċidu formiku huwa intermedju kimiku potenzjali b'firxa wiesgħa ta' applikazzjonijiet, speċjalment bħala materja prima fl-industriji kimiċi jew bijoloġiċi. L-aċidu formiku ġie identifikat ukoll bħala materja prima għall-bijoraffinar f'fjuwil nadif għall-avjazzjoni.
L-elettroliżi tas-CO2 tirriżulta fit-tnaqqis tas-CO2 għal intermedjarji kimiċi bħall-aċidu formiku jew molekuli bħall-etilene meta jiġi applikat potenzjal elettriku għaċ-ċellula elettrolitika.
L-assemblaġġ tal-membrana-elettrodu (MEA) f'elettrolizzatur tipikament jikkonsisti minn membrana li konduttiva l-joni (membrana ta' skambju ta' katjoni jew anjoni) imdaħħla bejn żewġ elettrodi li jikkonsistu minn elettrokatalist u polimeru li konduttiv il-joni.
Bl-użu tal-kompetenza tat-tim fit-teknoloġiji taċ-ċelloli tal-fjuwil u l-elettroliżi tal-idroġenu, studjaw diversi konfigurazzjonijiet tal-MEA f'ċelloli elettrolitiċi biex iqabblu t-tnaqqis elettrokimiku tas-CO2 għal aċidu formiku.
Abbażi tal-analiżi tal-fallimenti ta' diversi disinji, it-tim fittex li jisfrutta l-limitazzjonijiet tas-settijiet ta' materjali eżistenti, partikolarment in-nuqqas ta' rifjut tal-joni fil-membrani tal-iskambju tal-anjoni attwali, u jissimplifika d-disinn ġenerali tas-sistema.
L-invenzjoni minn KS Neierlin u Leiming Hu ta' NREL kienet elettrolizzatur MEA mtejjeb bl-użu ta' membrana ġdida perforata għall-iskambju ta' katjoni. Din il-membrana perforata tipprovdi produzzjoni ta' aċidu formiku konsistenti u selettiva ħafna u tissimplifika d-disinn billi tuża komponenti lesti għall-użu.
“Ir-riżultati ta’ dan l-istudju jirrappreżentaw bidla fil-paradigma fil-produzzjoni elettrokimika ta’ aċidi organiċi bħall-aċidu formiku,” qal il-ko-awtur Neierlin. “L-istruttura tal-membrana perforata tnaqqas il-kumplessità tad-disinji preċedenti u tista’ tintuża wkoll biex ittejjeb l-effiċjenza enerġetika u d-durabbiltà ta’ apparati oħra ta’ konverżjoni elettrokimika tad-dijossidu tal-karbonju.”
Bħal kull avvanz xjentifiku, huwa importanti li wieħed jifhem il-fatturi tal-ispejjeż u l-fattibbiltà ekonomika. Billi ħadmu fid-dipartimenti kollha, ir-riċerkaturi tal-NREL Zhe Huang u Tao Ling ippreżentaw analiżi tekno-ekonomika li tidentifika modi kif tinkiseb parità fl-ispejjeż mal-proċessi industrijali tal-produzzjoni tal-aċidu formiku tal-lum meta l-ispiża tal-elettriku rinnovabbli tkun ta' 2.3 ċenteżmi jew inqas għal kull kilowatt-siegħa.
“It-tim kiseb dawn ir-riżultati bl-użu ta’ katalisti u materjali tal-membrana polimerika disponibbli kummerċjalment, filwaqt li ħoloq disinn MEA li jieħu vantaġġ mill-iskalabbiltà taċ-ċelloli tal-fjuwil moderni u l-impjanti tal-elettroliżi tal-idroġenu,” qal Neierlin.
"Ir-riżultati ta' din ir-riċerka jistgħu jgħinu biex id-dijossidu tal-karbonju jiġi kkonvertit f'fjuwils u kimiċi bl-użu ta' elettriku rinnovabbli u idroġenu, u b'hekk titħaffef it-tranżizzjoni lejn l-iskalar u l-kummerċjalizzazzjoni."
It-teknoloġiji tal-konverżjoni elettrokimika huma element ewlieni tal-programm Electrons to Molecules tal-NREL, li jiffoka fuq l-idroġenu rinnovabbli tal-ġenerazzjoni li jmiss, żero fjuwils, kimiċi u materjali għal proċessi mmexxija bl-elettriku.
“Il-programm tagħna qed jesplora modi kif nużaw l-elettriku rinnovabbli biex nikkonvertu molekuli bħad-dijossidu tal-karbonju u l-ilma f’komposti li jistgħu jservu bħala sorsi ta’ enerġija,” qal Randy Cortright, direttur tal-istrateġija tat-trasferiment tal-elettroni u/jew tal-prekursuri tal-NREL għall-produzzjoni tal-fjuwil jew kimiċi.”
"Din ir-riċerka dwar il-konverżjoni elettrokimika tipprovdi avvanz li jista' jintuża f'firxa ta' proċessi ta' konverżjoni elettrokimika, u nistennew bil-ħerqa aktar riżultati promettenti minn dan il-grupp."
Aktar tagħrif: Leiming Hu et al., Arkitettura ta' assemblaġġ ta' elettrodi tal-membrana skalabbli għal konverżjoni elettrokimika effiċjenti tas-CO2 għal aċidu formiku, Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-43409-6
Jekk tiltaqa' ma' xi żball tipografiku, ineżattezza, jew tixtieq tissottometti talba biex teditja l-kontenut f'din il-paġna, jekk jogħġbok uża din il-formola. Għal mistoqsijiet ġenerali, jekk jogħġbok uża l-formola ta' kuntatt tagħna. Għal feedback ġenerali, uża t-taqsima tal-kummenti pubbliċi hawn taħt (segwi l-istruzzjonijiet).
Ir-rispons tiegħek huwa importanti ħafna għalina. Madankollu, minħabba l-volum għoli ta' messaġġi, ma nistgħux niggarantixxu tweġiba personalizzata.
L-indirizz elettroniku tiegħek jintuża biss biex jinfurma lir-riċevituri min bagħat l-email. La l-indirizz tiegħek u lanqas l-indirizz tar-riċevitur ma jintużaw għal xi skop ieħor. L-informazzjoni li ddaħħal tidher fl-email tiegħek u mhux se tinħażen minn Tech Xplore f'xi forma.
Dan is-sit elettroniku juża l-cookies biex jiffaċilita n-navigazzjoni, janalizza l-użu tiegħek tas-servizzi tagħna, jiġbor dejta dwar il-personalizzazzjoni tar-reklamar, u jipprovdi kontenut minn partijiet terzi. Billi tuża s-sit elettroniku tagħna, inti tirrikonoxxi li qrajt u fhimt il-Politika ta' Privatezza u t-Termini ta' Użu tagħna.