Riempite u furmulariu quì sottu è vi manderemu per email a versione PDF di "Novi miglioramenti tecnologichi per cunvertisce u diossidu di carbonu in carburante liquidu"
U diossidu di carbonu (CO2) hè u pruduttu di a combustione di combustibili fossili è u gasu à effettu serra u più cumunu, chì pò esse cunvertitu torna in combustibili utili in modu sustenibile. Un modu promettente per cunvertisce l'emissioni di CO2 in materia prima di carburante hè un prucessu chjamatu riduzione elettrochimica. Ma per esse cummercialmente viabile, u prucessu deve esse migliuratu per selezziunà o pruduce prudutti ricchi di carbonu più desiderati. Avà, cum'è riportatu in a rivista Nature Energy, u Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) hà sviluppatu un novu metudu per migliurà a superficia di u catalizatore di rame utilizatu per a reazione ausiliaria, aumentendu cusì a selettività di u prucessu.
«Ancu s'è sapemu chì u rame hè u megliu catalizatore per sta reazione, ùn furnisce micca una alta selettività per u pruduttu desideratu», hà dettu Alexis, un scientistu senior in u Dipartimentu di Scienze Chimiche à Berkeley Lab è un prufessore d'ingegneria chimica à l'Università di California, Berkeley. Spell hà dettu. «A nostra squadra hà scupertu chì si pò aduprà l'ambiente lucale di u catalizatore per fà diversi trucchi per furnisce stu tipu di selettività».
In studii precedenti, i circadori anu stabilitu cundizioni precise per furnisce u megliu ambiente elettricu è chimicu per creà prudutti ricchi di carbone cù valore cummerciale. Ma queste cundizioni sò cuntrarie à e cundizioni chì si verificanu naturalmente in e tipiche pile à combustibile chì utilizanu materiali conduttivi à basa d'acqua.
Per determinà u disignu chì pò esse adupratu in l'ambiente acquaticu di e pile à combustibile, cum'è parte di u prughjettu di u Centru d'Innovazione Energetica di a Liquid Sunshine Alliance di u Ministeru di l'Energia, Bell è a so squadra si sò rivolti à un stratu finu di ionomeru, chì permette à certe molecule cariche (ioni) di passà. Escludendu altri ioni. Per via di e so proprietà chimiche altamente selettive, sò particularmente adatti per avè un forte impattu nantu à u microambiente.
Chanyeon Kim, una ricercatrice postdottorale in u gruppu Bell è a prima autore di l'articulu, hà prupostu di rivestisce a superficia di i catalizatori di rame cù dui ionomeri cumuni, Nafion è Sustainion. A squadra hà ipotizzatu chì fà cusì duveria cambià l'ambiente vicinu à u catalizatore - cumprese u pH è a quantità d'acqua è di diossidu di carbonu - in qualchì modu per dirige a reazione per pruduce prudutti ricchi di carbonu chì ponu esse facilmente cunvertiti in prudutti chimichi utili è carburanti liquidi.
I circadori anu applicatu un stratu finu di ogni ionomeru è un doppiu stratu di dui ionomeri à una pellicola di rame sustenuta da un materiale polimeru per furmà una pellicola, chì puderanu inserisce vicinu à una estremità di una cellula elettrochimica in forma di manu. Quandu anu iniettatu diossidu di carbonu in a batteria è applicatu a tensione, anu misuratu a corrente tutale chì scorre attraversu a batteria. Dopu anu misuratu u gasu è u liquidu raccolti in u reservoir adiacente durante a reazione. Per u casu à dui strati, anu scupertu chì i prudutti ricchi di carbonu rapprisentavanu l'80% di l'energia cunsumata da a reazione - più di u 60% in u casu senza rivestimentu.
«Stu rivestimentu sandwich offre u megliu di i dui mondi: alta selettività di u produttu è alta attività», hà dettu Bell. A superficia à doppiu stratu ùn hè micca solu bona per i prudutti ricchi di carbone, ma genera ancu una forte corrente à u listessu tempu, chì indica un aumentu di l'attività.
I circadori anu cunclusu chì a risposta migliurata era u risultatu di l'alta cuncentrazione di CO2 accumulata in u rivestimentu direttamente sopra u rame. Inoltre, e molecule caricate negativamente chì s'accumulanu in a regione trà i dui ionomeri pruduceranu una minore acidità lucale. Sta cumbinazione compensa i compromessi di cuncentrazione chì tendenu à accade in assenza di filmi ionomerichi.
Per migliurà ulteriormente l'efficienza di a reazione, i circadori si sò rivolti à una tecnulugia digià pruvata chì ùn richiede micca una pellicola ionomerica cum'è un altru metudu per aumentà u CO2 è u pH: a tensione pulsata. Applicendu a tensione pulsata à u rivestimentu ionomericu à doppiu stratu, i circadori anu ottenutu un aumentu di 250% di i prudutti ricchi di carbone paragunatu à u rame senza rivestimentu è a tensione statica.
Ancu s'è certi circadori cuncentranu u so travagliu nantu à u sviluppu di novi catalizatori, a scuperta di u catalizatore ùn tene micca contu di e cundizioni operative. U cuntrollu di l'ambiente nantu à a superficia di u catalizatore hè un metudu novu è differente.
«Ùn avemu micca inventatu un catalizatore cumpletamente novu, ma avemu utilizatu a nostra cunniscenza di a cinetica di reazione è avemu utilizatu sta cunniscenza per guidà ci à pensà à cumu cambià l'ambiente di u situ di u catalizatore», hà dettu Adam Weber, un ingegnere senior. Scienziati in u campu di a tecnulugia energetica à i Berkeley Laboratories è coautore di articuli.
U prossimu passu hè di allargà a pruduzzione di catalizatori rivestiti. L'esperimenti preliminari di a squadra di u Berkeley Lab anu implicatu picculi sistemi di mudelli piatti, chì eranu assai più simplici cà e strutture porose di grande superficia richieste per l'applicazioni cummerciali. "Ùn hè micca difficiule d'applicà un rivestimentu nantu à una superficia piana. Ma i metudi cummerciali ponu implicà u rivestimentu di piccule sfere di rame ", hà dettu Bell. L'aghjunta di un secondu stratu di rivestimentu diventa difficiule. Una pussibilità hè di mischjà è deposità i dui rivestimenti inseme in un solvente, è sperà chì si separanu quandu u solvente evapora. Chì succede se ùn a facenu micca? Bell hà cunclusu: "Avemu solu bisognu di esse più intelligenti". Riferitevi à Kim C, Bui JC, Luo X è altri. Microambiente di catalizatore persunalizatu per l'elettro-riduzione di CO2 à prudutti multi-carboniu utilizendu un rivestimentu ionomeru à doppiu stratu nantu à u rame. Nat Energy. 2021;6(11):1026-1034. doi:10.1038/s41560-021-00920-8
Questu articulu hè ripruduttu da u materiale seguente. Nota: U materiale pò esse statu mudificatu per lunghezza è cuntenutu. Per più infurmazioni, cuntattate a fonte citata.
Data di publicazione: 22 di nuvembre di u 2021
