مطالب علمی

تبدیل دی اکسید کربن به سوختهای صنعتی

در آینده ی نه چندان دور، گازهایی که از نیروگاهها و صنایع سنگین وارد میشوند، به جای نفوذ به اتمسفر، مانند دی اکسید کربن به سوختهای صنعتی یا مواد شیمیایی می توانند تبدیل شوند با سیستم جدید که می تواند از انرژی های تجدید پذیر برای کاهش دی اکسید کربن به مونوکسید کربن استفاده کند - یک کالای کلیدی که در تعدادی از فرایندهای صنعتی استفاده می شود./مترجم رضا غرایی

به گزارش از خبرگذاری ققنوس بسیج دانشگاه شهید مدنی آذربایجان از سایت علم روز   www.sciencedaily.com محققین موسسه رویلند در باره تبدیل کربن دی اکسید به سوخت صنعتی ایده ای دادند که به شرح زیر است:

یکی از همکاران موسسه Rowland در هاروارد، وانگ و همکارانش سیستم بهبود یافته ای را برای استفاده از برق تجدید پذیر برای کاهش دی اکسید کربن به مونوکسید کربن – کالای کلیدی مورد استفاده در تعدادی از فرآیندهای صنعتی است. این سیستم در یک مقاله 8 نوامبر منتشر شده در جول، یک مجله ی خبری نسل جدید مطبوعات سلول منتشر شده است.

وانگ می گوید: «ایده امیدوارانه این است که این دستگاه ها را با نیروگاه های زغال سنگ یا سایر صنایع که CO2 زیادی تولید می کنند، متصل کنند. “حدود 20 درصد از این گازها CO2 هستند، بنابراین اگر شما می توانید آنها را به این سلول منتقل کنید … و آن را با برق پاکیزه ترکیب کنید، ما به طور بالقوه می توانیم مواد شیمیایی مفید را از این زباله ها به صورت پایدار تولید کنیم و حتی بخشی از که چرخه CO2 است. “

وانگ گفت که سیستم جدید نشان دهنده یک حرکت چشمگیر از سوی او و همکارانش است که در ابتدا در مقاله 2017 در شیمی منتشر شده است.

از آنجا که این سیستم قدیمی به اندازه تلفن همراه بود و به دو اتاق الکتریکی پر شده بود که هر یک از آنها الکترود را نگه داشت، سیستم جدید ارزان تر است و به میزان بالای گاز CO2 و بخار آب برای کارآیی بیشتر نیاز دارد – وانگ گفت، فقط یک سلول 10 تا 10 سانتیمتر می تواند تا 4 لیتر CO در ساعت تولید کند.

وانگ گفت که سیستم جدید، دو چالش اصلی – هزینه و مقیاس پذیری – که به عنوان محدود کردن رویکرد اولیه دیده می شود را مورد توجه قرار می دهد.

وانگ گفت: “در آن کار قبلی، ما تنها کاتالیست های اتمی نیکل را کشف کردیم که برای کاهش CO2 به CO بسیار مطلوب است … اما یکی از چالش هایی که ما با آن مواجه بودیم این بود که مواد برای سنتز هزینه گران هستند.” “حمایت ما برای تکمیل اتمهای نیکل تنها بر روی گرافن بود، که اگر شما بخواهید آن را در مقیاس گرم و یا حتی کیلوگرم برای استفاده عملی در آینده، آن را بسیار پیچیده کنید، افزایش پیدا کرد.

وی گفت که برای رسیدگی به این مشکل، تیمش تبدیل به یک محصول تجاری شده است که هزاران بار ارزانتر از گرافن به عنوان حمایت جایگزین – کربن سیاه است.

با استفاده از یک فرآیند شبیه به جاذب الکترواستاتیک، وانگ و همکاران قادر به جذب اتمهای تک نیکل (بار مثبت) به نقایص (بار منفی) در نانوذرات کربن سیاه هستند، و مواد ناخالص آنها کم هزینه و بسیار انتخابی برای کاهش CO2 هستند.

وان گفت: “در حال حاضر، بهترین ما که می توانیم تولید کنیم، گرم است، اما قبلا ما فقط می توانیم میلی گرم هر بار تولید کنیم.” “اما این تنها با تجهیزات سنتز ما محدود می شود؛ اگر شما یک تانک بزرگتر داشتید، می توانید کیلوگرام یا حتی تن این کاتالیزور را تولید کنید.”

چالش دیگری که وانگ و همکاران برای غلبه بر آن بودند، مرتبط با این واقعیت بودند که سیستم اصلی تنها در یک راه حل مایع کار می کرد.

سیستم اولیه با استفاده از یک الکترود در یک محفظه کار می کرد تا مولکول های آب را به اکسیژن و پروتون تبدیل کند. به عنوان اکسیژن حباب دور، پروتون ها از طریق محلول مایع انجام می شود به اتاق دوم، جایی که – با کمک کاتالیزور نیکل – که آنها را با CO2 اتصال و تجزیه مولکول، ترک CO و آب است. سپس آب می تواند دوباره به اتاق اول بازگردد، جایی که دوباره تقسیم شود و روند دوباره شروع می شود.

وی گفت: “مشکل این بود که CO2 ما می توانیم در این سیستم کاهش یابیم، تنها کسانی هستند که در آب حل شده اند؛ بیشتر مولکول هایی که در اطراف کاتالیزور قرار دارند آب هستند.” “تنها یک مقدار رسیده از CO2 وجود داشت، بنابراین بسیار ناکارآمد بود.”

وانگ می گوید: در حالی که ممکن است وسوسه باشد به سادگی افزایش ولتاژ اعمال شده بر روی کاتالیزور برای افزایش سرعت واکنش، که می تواند نتیجه ناخواسته از تقسیم آب، و نه کاهش CO2 است.

وانگ گفت: “اگر CO2 را که نزدیک به الکترود است تخلیه کنید، مولکول های دیگر باید به الکترود پخش شوند، و این زمان نیاز دارد.” “اما اگر ولتاژ را افزایش دهید، بیشتر احتمال دارد که آب های اطراف این فرصت را برای واکنش نشان دهند و به هیدروژن و اکسیژن تقسیم شوند.”

راه حل ثابت شده است نسبتا ساده – برای جلوگیری از تقسیم آب، تیم کاتالیزور را از محلول خارج کرد.

وی گفت: “ما این آب مایع را با بخار آب جایگزین کردیم و در گاز CO2 با غلظت بالا تغذیه کردیم.” بنابراین اگر سیستم قدیمی بیش از 99 درصد آب و کمتر از 1 درصد CO2 باشد، اکنون می توانیم آن را کاملا معکوس کنیم و 97 درصد گاز CO2 و تنها 3 درصد بخار آب را به این سیستم پمپ کنیم. قبل از اینکه این آب مایع نیز به عنوان یون عمل کند هادی در سیستم، و در حال حاضر ما از غشاهای تبادل یونی استفاده می کنیم به جای کمک به یونها بدون آب مایع حرکت می کنند.

“تاثیر این است که ما می توانیم یک مرتبه از تراکم جرم بالاتری را ارائه دهیم.” “پیش از این، ما حدود ده میلی آمپاس بر سانتیمتر مربع داشتیم، اما امروز ما می توانیم به راحتی 100 میلی امپی افزایش دهیم.”

وانگ گفت، رفتن به جلو، سیستم هنوز به چالش کشیدن – به خصوص در رابطه با ثبات است.

“اگر میخواهید از این استفاده کنید تا تأثیر اقتصادی یا زیست محیطی داشته باشید، باید هزاران ساعت کارهای مداوم انجام دهید”

وانگ، که اخیرا موقعیتی را در دانشگاه رایس پذیرفته است، گفت: «من، به عنوان یک پژوهشگر پیشین حرفه ای، یک پلت فرم عالی برای تحقیق مستقل، که بخش بزرگی از مسیرهای تحقیق را آغاز می کند، گروه من مسیر را ادامه می دهد تا به پیشرفت ادامه دهند. قطعا روزهایم را در اینجا از دست خواهم داد. “

مترجم:رضا غرایی

برچسب ها

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *