Ilmaston lämpenemisen uhka jatkuu ja vaarantaa sekä ihmisyhteiskunnan että ekologiset järjestelmät. Hiilidioksidi on tärkein ilmastonmuutosta aiheuttavien kasvihuonekaasujen aiheuttaja. Tämän torjumiseksi ja hiilineutraaliuden saavuttamiseksi tutkijat ovat kehittäneet sähköpelkistysjärjestelmän hiilijalanjäljen vähentämiseksi. Tämä laite muuntaa tehokkaasti CO2:n eteeniksi teolliseen käyttöön.
Hongkongin polyteknisen yliopiston (PolyU) tutkijat ovat luoneet pitkäikäisen, poikkeuksellisen älykkään ja energiatehokkaan järjestelmän hiilidioksidin (CO2) elektrolyysiin. Tämä järjestelmä pystyy tehokkaasti muuttamaan CO2:n eteeniksi teolliseen käyttöön, mikä tarjoaa tehokkaan ratkaisun CO2-päästöjen hillitsemiseen. PolyU-projekti erottuu joukosta merkittävänä yhteistyönä, joka tuo yhteen tutkijoita Oxfordin yliopistosta , Taiwanin kansallisesta synkrotronisäteilytutkimuskeskuksesta ja Jiangsun yliopistosta.
Professori Daniel Laun johdolla tutkimusryhmä on aloittanut elektrokatalyyttisen CO2-vähennysmenetelmän. Prof. Lau on tunnettu nanomateriaalien asiantuntija ja soveltavan fysiikan osaston johtaja. Kestävää sähköä hyödyntämällä ne voivat muuttaa hiilidioksidin tehokkaasti eteeniksi. Tämä tarjoaa huomattavasti ympäristöystävällisemmän ja vakaamman menetelmän eteenin tuotantoon. Tämä tekniikka on melkein valmis massatuotantoon. Sillä on potentiaalia mullistaa alaa sulkemalla hiilisilmukan ja saavuttamalla hiilineutraalius.
”Työskentelemme edelleen tuotteiden selektiivisyyden parantamiseksi ja etsimme yhteistyömahdollisuuksia alan kanssa. On selvää, että tämä APMA-kennosuunnittelu tukee siirtymistä eteenin ja muiden arvokkaiden kemikaalien vihreään tuotantoon ja voi auttaa vähentämään hiilidioksidipäästöjä ja saavuttamaan hiilineutraaliuden tavoitteen”, professori Daniel Lau sanoi.
Etyleeni (C2H4) on maailmanlaajuisesti erittäin haluttu kemikaali, jota käytetään pääasiassa polymeerien, kuten polyeteenin, tuotannossa. Nämä polymeerit muodostavat perustan lukuisille muovi- ja kemiallisille kuitutuotteille, jotka ovat välttämättömiä jokapäiväisessä elämässämme. Koska se on kuitenkin peräisin pääasiassa petrokemikaaleista, sillä on suuri hiilijalanjälki tuotannossa.
Tietoja prosessista
Professori Laun innovatiivinen lähestymistapa poistaa alkalimetallielektrolyyttien tarpeen käyttämällä puhdasta vettä metallittomana anolyyttinä. Tämä estää entisestään karbonaatin muodostumista ja suolakerrostumista. APMA-järjestelmä koostuu seuraavista osista:
- Anioninvaihtokalvo (AEM)
- Protoninvaihtokalvo (PEM)
- Tuloksena oleva kalvokokoonpano (MA)
Alkalimetalleja sisältämätön kennopino, joka koostuu APMA:sta ja kuparielektrokatalyytistä, kehitettiin onnistuneesti tuottamaan eteeniä huomattavalla 50 %:n spesifisyydellä . Lisäksi se osoitti vaikuttavan yli 1 000 tunnin käyttöiän teollisuustason 10 A:n virralla, mikä merkitsee huomattavaa edistystä nykyisiin järjestelmiin verrattuna ja mahdollistaa saumattoman laajentamisen teolliseen mittakaavaan.
Tutkijat kehittivät erittäin tehokkaan taisteluelektroreduktiojärjestelmän hiilijalanjäljen pienentämiseksi . Järjestelmään kuuluu yksi keskeinen elementti, erikoistunut elektrokatalyytti. Kupari tunnetaan kyvystään katalysoida erilaisia reaktioita kemianteollisuudessa. Tutkimusryhmän käyttämällä katalyytillä on kuitenkin useita merkittäviä ominaisuuksia.
Lukemattomilla nanomittakaavan kuparipalloilla on monimutkaisesti kuvioidut pinnat, jotka koostuvat portaista, pinoamisvirheistä ja raerajoista. Nämä viat, toisin kuin ihanteellinen metallirakenne, luovat edullisen ympäristön reaktiolle kukoistaa.
Muut saavutukset
Lisätestit osoittivat, että karbonaattien ja suolojen muodostumisen estäminen onnistui tehokkaasti. Lisäksi prosessin aikana ei menetetty hiilidioksidia eikä elektrolyyttejä . Tämä on tärkeää, koska aiemmissa prosesseissa osa elektrolyyteistä menetettiin alkalimetalli-ionien diffuusion seurauksena anolyytistä. Tämä johtui siitä, että niissä käytettiin bipolaarisia kalvoja APMA:n sijaan. Lisäksi vedyn tuotannon aiheuttama ongelma, joka ylittää eteenin tuotannon, on vähentynyt merkittävästi . Tämä vaikutti suuresti aiempiin happamissa katodiympäristöissä toimiviin järjestelmiin.
Koska tutkijat ovat kehittäneet sähköpelkistysjärjestelmän hiilijalanjäljen torjuntaan, sen laajamittaisen tuotannon odotetaan alkavan pian. Tutkijoiden mukaan tämä hallitsee teollisuuden päästöjä tehokkaammin.
Lähde : PolyU kehittää tehokkaan hiilidioksidin sähköpelkistysjärjestelmän
