Tách carbon dioxide bằng vật liệu xúc tác mới có chi phí thấp
5 (100%) 2 votes

 

Một phương pháp mới đầy hứa hẹn cho tương lai của năng lượng sạch là lưu giữ nó dưới dạng nhiên liệu các-bon dựa trên các nguồn tái tạo, có hiệu quả cho phép sử dụng nhiên liệu lỏng như xăng. Bước đầu tiên là việc điện phân carbon dioxide vào ôxy và carbon monoxide. Nhưng các chất xúc tác tạo thành CO hiện tại hoặc là không đủ tiêu chuẩn hoặc quá đắt để có thể sử dụng trong công nghiệp.Ngày nay, các nhà khoa học đã phát triển một chất xúc tác dồi dào Trái đất dựa trên các dãy nano oxit đồng biến đổi với oxit thiếc.  Một thiết lập hệ thống năng lượng mặt trời sử dụng chất xúc tác này có thể phân chia CO2 với hiệu suất 13,4%. Nghiên cứu được công bố trong tạp chí Nature Energy, và dự kiến sẽ giúp các nỗ lực trên toàn thế giới để sản xuất nhiên liệu các-bon dựa trên tổng hợp từ CO2 và nước.

Tóm lược sơ bộ về hệ thống phân hủy điện được phát triển trong nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện bởi phòng thí nghiệm của Michael Grätzel tại EPFL. Grätzel nổi tiếng trên toàn thế giới về việc phát minh ra các tế bào năng lượng nhạy cảm với thuốc nhuộm (“Grätzel cells”). Chất xúc tác mới, được phát triển bởi tiến sĩ Marcel Schreier, postdoc Jingshan Luo, và một số đồng nghiệp, được thực hiện bằng cách lắng đọng các lớp nguyên tử oxit thiếc trên các dây nano oxit đồng. Thiếc oxit ngăn chặn sự hình thành các sản phẩm phụ, thường thấy từ các chất xúc tác oxit đồng, dẫn đến việc sản xuất CO duy nhất trong quá trình khử CO2.

Chất xúc tác này được tích hợp vào hệ thống điện phân CO2 và liên kết với một pin mặt trời có ba điểm nối (GaInP / GaInAs / Ge) để tạo ra một máy photo-electrolyzer CO2. Điều quan trọng là hệ thống này sử dụng cùng một chất xúc tác như catốt để chuyển CO2 thành CO và anốt để oxy hóa nước đến ôxy thông qua phẩn ứng được gọi là “phản ứng tiến hoá oxy”. Các khí được tách ra với một màng lưỡng cực. Chỉ sử dụng vật liệu dồi dào của Trái đất để xúc tác cả hai phản ứng, thiết kế này sẽ làm giảm chi phí của hệ thống.

Hệ thống đã có thể lựa chọn chuyển đổi CO2 thành CO với hiệu suất 13,4% sử dụng năng lượng mặt trời. Chất xúc tác cũng đạt hiệu quả lên đến 90%, mô tả cách thức chuyển điện năng hiệu quả đến sản phẩm mong muốn trong một hệ thống điện phân tương tự như hệ thống được phát triển ở đây. Luo cho rằng “Công trình này đưa ra một tiêu chuẩn mới cho việc cắt giảm CO2 do năng lượng mặt trời”.

Lần đầu tiên mà một chất xúc tác có  chi phí thấp được chứng minh, Schreier cho biết thêm: “Rất ít chất xúc tác – ngoại trừ những chất đắt tiền, như vàng và bạc – có thể lựa chọn chuyển CO2 thành CO trong nước, đó là rất quan trọng đối với các ứng dụng công nghiệp. ”

Nghiên cứu này được thực hiện cùng với Phòng thí nghiệm Xử lý bền vững và Xử lý xúc tác của Jeremy Luterbacher tại EPFL. Nó được Siemens AG tài trợ và Học bổng Marie Skłodowska-Curie từ Chương trình khung thứ bảy của Liên minh châu Âu. Nó bao gồm một đóng góp từ nghiên cứu Abengoa ở Tây Ban Nha.

Nguồn: Marcel Schreier, Florent Héroguel, Ludmilla Steier, Shahzada Ahmad, Jeremy S. Luterbacher, Matthew T. Mayer, Jingshan Luo, Michael Grätzel. Solar conversion of CO2 to CO using Earth-abundant electrocatalysts prepared by atomic layer modification of CuO. Nature Energy, 2017; 2: 17087 DOI: 10.1038/nenergy.2017.87

Mua bán piano Nhật