Bu makala “Science X” žurnalynyň redaksiýa işleri we syýasatyna laýyklykda gözden geçirildi. Redaktorlar mazmunyň bitewüligini üpjün etmek bilen birlikde aşakdaky häsiýetlere ünsi çekdiler:
Uglerod dioksidi (CO2) Ýer ýüzündäki ýaşaýyş üçin möhüm serişde we global ýylylyga goşant goşýan parnik gazydyr. Häzirki wagtda alymlar uglerod dioksidini gaýtadan dikeldilýän, az uglerodly ýangyçlary we ýokary gymmatly himiki önümleri öndürmek üçin geljegi uly serişde hökmünde öwrenýärler.
Barlagçylaryň öňünde durýan mesele, uglerod dioksidini uglerod oksidi, metanol ýa-da formik kislota ýaly ýokary hilli uglerod aralyk önümlerine öwürmegiň netijeli we tygşytly usullaryny kesgitlemekdir.
Milli Gaýtadan Dikeldilýän Energiýa Laboratoriýasynyň (NREL) K.K.Neýerliniň ýolbaşçylygyndaky ylmy-barlag topary we Argonne Milli Laboratoriýasynyň we Oak Ridge Milli Laboratoriýasynyň hyzmatdaşlary bu meseläniň geljegi uly çözgüdini tapdylar. Topar ýokary energiýa netijeliligi we çydamlylygy bilen gaýtadan dikeldilýän elektrik energiýasyny ulanyp, uglerod dioksidinden formik kislota öndürmek üçin konwersiýa usulyny işläp düzdi.
“Kömürturşy gazynyň formik kislotasyna netijeli elektrohimiki öwrülmegi üçin ölçeklenýän membran elektrod ýygnamak arhitekturasy” atly gözleg “Nature Communications” žurnalynda çap edildi.
Formik kislotasy, esasanam himiýa ýa-da biologik senagatda çig mal hökmünde giňden ulanylýan potensial himiki ara önümdir. Formik kislotasy arassa awiasiýa ýangyjyna biorefiniş üçin çig mal hökmünde hem kesgitlenildi.
CO2-niň elektrolizi, elektrolitik öýjüklere elektrik potensialy berlende, CO2-niň formik kislota ýaly himiki aralyk önümlere ýa-da etilen ýaly molekulalara öwrülmegine getirýär.
Elektrolizatordaky membrana-elektrod toplumy (MEA) adatça elektrokatalizatordan we ion geçiriji polimerden ybarat bolan iki elektrodyň arasynda ýerleşdirilen ion geçiriji membranadan (kation ýa-da anion alyş-çalyş membranasy) ybarat.
Toparyň ýangyç öýjükleriniň tehnologiýalary we wodorod elektrolizi boýunça tejribesini ulanyp, olar CO2-niň formik kislotasyna elektrohimiki reduksiýasyny deňeşdirmek üçin elektrolitik öýjüklerde birnäçe MEA konfigurasiýalaryny öwrendiler.
Dürli dizaýnlaryň näsazlyklaryny seljermek esasynda, topar bar bolan material toplumynyň çäklendirmelerini, esasanam häzirki anion alyş-çalyş membranalarynda ionlaryň ret edilmeginiň ýoklugyny ulanmaga we umumy ulgamyň dizaýnyny ýönekeýleşdirmäge çalyşdy.
NREL-den KS Neierlin we Leiming Hu tarapyndan oýlap tapylan zat täze deşikli kation alyş-çalyş membranasyny ulanyp kämilleşdirilen MEA elektrolizatory boldy. Bu deşikli membrana yzygiderli, ýokary derejede selektiw formik kislota öndürilişini üpjün edýär we taýýar komponentleri ulanmak arkaly dizaýny ýönekeýleşdirýär.
“Bu gözlegiň netijeleri formik kislota ýaly organiki kislotalaryň elektrohimiki önümçiliginde paradigma üýtgeşmesini görkezýär” diýip, onuň awtorlarynyň biri Neýerlin aýtdy. “Deşikli membran gurluşy öňki dizaýnlaryň çylşyrymlylygyny azaldýar we beýleki elektrohimiki uglerod dioksidini öwürmek enjamlarynyň energiýa netijeliligini we çydamlylygyny ýokarlandyrmak üçin hem ulanylyp bilner”.
Islendik ylmy açyşda bolşy ýaly, çykdajy faktorlaryny we ykdysady mümkinçiligini düşünmek möhümdir. NREL-iň ylmy işgärleri Že Huang we Tao Ling dürli bölümlerde işläp, gaýtadan dikeldilýän elektrik energiýasynyň bahasy kilowatt-sagat üçin 2,3 sent ýa-da ondan aşak bolanda, häzirki senagat formik kislotasyny öndürmek prosesleri bilen çykdajy deňligine ýetmegiň ýollaryny kesgitleýän tehniki-ykdysady seljermäni hödürlediler.
“Topar bu netijeleri täjirçilik taýdan elýeterli katalizatorlary we polimer membran materiallaryny ulanyp gazandy, şol bir wagtyň özünde häzirki zaman ýangyç öýjükleriniň we wodorod elektroliz zawodlarynyň ölçekleniş mümkinçiliginden peýdalanýan MEA dizaýnyny döretdi” diýip, Neýerlin aýtdy.
“Bu ylmy-barlag işleriniň netijeleri gaýtadan dikeldilýän elektrik energiýasyny we wodorody ulanyp, uglerod dioksidini ýangyja we himiki maddalara öwürmäge, giňeltmäge we täjirçilikleşdirmäge geçmegi çaltlaşdyrmaga kömek edip biler.”
Elektrokimiki konwersiýa tehnologiýalary NREL-iň Elektronlardan Molekulalara maksatnamasynyň esasy elementidir, ol täze nesil gaýtadan dikeldilýän wodorod, nol ýangyç, himiki maddalar we elektrik energiýasy bilen işleýän prosesler üçin materiallara gönükdirilendir.
“Biziň maksatnamamyz gaýtadan dikeldilýän elektrik energiýasyny ulanyp, uglerod dioksidi we suw ýaly molekulalary energiýa çeşmeleri hökmünde hyzmat edip biljek birleşmelere öwürmegiň ýollaryny öwrenýär” diýip, NREL-iň ýangyç öndürmek ýa-da himiki maddalar üçin elektron geçirijilik we/ýa-da prekursor strategiýasynyň direktory Rendi Kortraýt aýtdy.”
“Bu elektrohimiki konwersiýa barlaglary dürli elektrohimiki konwersiýa proseslerinde ulanylyp bilinjek täzelik döredýär we biz bu topardan has geljegi uly netijeleriň bolmagyna sabyrsyzlyk bilen garaşýarys.”
Goşmaça maglumat: Leiming Hu we beýlekiler, CO2-niň formik kislotasyna netijeli elektrohimiki öwrülmegi üçin ölçeklenýän membran elektrod ýygnamagyň arhitekturasy, Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-43409-6
Eger siz ýalňyş ýazuw, nätakyklyk bilen ýüzbe-ýüz bolsaňyz ýa-da bu sahypadaky mazmuny redaktirlemek üçin haýyş ibermek isleseňiz, şu formany ulanyň. Umumy soraglar üçin biziň aragatnaşyk formamyzy ulanyň. Umumy pikirler üçin aşakdaky jemgyýetçilik teswirleri bölümini ulanyň (görkezmeleri ýerine ýetiriň).
Siziň pikirleriňiz biziň üçin örän möhümdir. Şeýle-de bolsa, habarlaryň köp bolmagy sebäpli, şahsylaşdyrylan jogaby kepillendirip bilmeýäris.
E-poçta salgyňyz diňe alýjylara e-poçtany kimiň iberendigini aýtmak üçin ulanylýar. Siziň salgyňyz hem, alýjynyň salgysy hem başga maksatlar üçin ulanylmaz. Siz girizýän maglumatlar e-poçtaňyzda peýda bolar we Tech Xplore tarapyndan hiç hili görnüşde saklanmaz.
Bu web saýt nawigasiýany ýeňilleşdirmek, hyzmatlarymyzy ulanmagyňyzy seljermek, mahabat şahsylaşdyrma maglumatlaryny ýygnamak we üçünji taraplardan mazmun bermek üçin kukileri ulanýar. Web saýtymyzy ulanmak bilen, siz biziň Gizlinlik syýasatymyzy we Ulanyş şertlerimizi okandygyňyzy we düşünendigiňizi tassyklaýarsyňyz.