Zagrożenie globalnym ociepleniem utrzymuje się, zagrażając zarówno społeczeństwu ludzkiemu, jak i systemom ekologicznym. Dwutlenek węgla jest głównym czynnikiem przyczyniającym się do gazów cieplarnianych odpowiedzialnych za napędzanie zmian klimatycznych. Aby temu przeciwdziałać i osiągnąć neutralność węglową, naukowcy opracowali system elektroredukcji, aby zwalczać ślad węglowy. To urządzenie będzie skutecznie przekształcać CO2 w etylen do zastosowań przemysłowych.
Naukowcy z Hong Kong Polytechnic University (PolyU) stworzyli długotrwały, wyjątkowo inteligentny i energooszczędny system elektroredukcji dwutlenku węgla (CO2). System ten może efektywnie przekształcać CO2 w etylen do zastosowań przemysłowych, oferując skuteczne rozwiązanie w zakresie ograniczania emisji CO2. Projekt PolyU wyróżnia się wyjątkową współpracą, w której uczestniczą naukowcy z Uniwersytetu Oksfordzkiego , Narodowego Centrum Badań Promieniowania Synchrotronowego Tajwanu oraz Uniwersytetu Jiangsu.
Pod kierownictwem prof. Daniela Lau zespół badawczy rozpoczął elektrokatalityczne podejście do redukcji CO2. Prof. Lau jest uznanym ekspertem w dziedzinie nanomateriałów i kierownikiem Wydziału Fizyki Stosowanej. Wykorzystując zrównoważoną energię elektryczną, mogą oni skutecznie przekształcać dwutlenek węgla w etylen. Oferuje to znacznie bardziej przyjazną dla środowiska i stabilną metodę produkcji etylenu. Ta technologia jest prawie gotowa do masowej produkcji. Ma potencjał zrewolucjonizowania przemysłu poprzez zamknięcie pętli węglowej i osiągnięcie neutralności węglowej.
„Będziemy pracować nad dalszymi udoskonaleniami, aby zwiększyć selektywność produktów i poszukiwać możliwości współpracy z branżą. Jest oczywiste, że projekt ogniwa APMA stanowi podstawę przejścia na zieloną produkcję etylenu i innych cennych chemikaliów oraz może przyczynić się do redukcji emisji dwutlenku węgla i osiągnięcia celu neutralności węglowej” – powiedział prof. Daniel Lau .
Etylen (C2H4) to substancja chemiczna o dużym potencjale na całym świecie, wykorzystywana głównie do produkcji polimerów, takich jak polietylen. Polimery te stanowią podstawę wielu produktów z tworzyw sztucznych i włókien chemicznych, niezbędnych w naszym codziennym życiu. Ponieważ jednak pochodzi głównie z petrochemikaliów, jego produkcja generuje duży ślad węglowy .
O procesie
Innowacyjne podejście profesora Lau eliminuje potrzebę stosowania elektrolitów alkalicznych, wykorzystując czystą wodę jako anolit niezawierający metali. Zapobiega to tworzeniu się węglanów i odkładaniu się soli. System APMA składa się z następujących elementów:
- Membrana anionowymienna (AEM)
- Membrana wymiany protonów (PEM)
- Wynikowy zespół membranowy (MA)
Opracowano stos ogniw bez metali alkalicznych, składający się z APMA i elektrokatalizatora miedziowego, który z powodzeniem wytwarza etylen o imponującej specyficzności 50% . Co więcej, system ten wykazał imponującą żywotność, ponad 1,000 godzin przy przemysłowym natężeniu prądu 10 A, co stanowi znaczny postęp w porównaniu z istniejącymi systemami i umożliwia bezproblemową ekspansję na skalę przemysłową.
Naukowcy opracowali wysoce wydajny system elektroredukcji bojowej, który ma na celu redukcję śladu węglowego. Zawiera on jeden kluczowy element – specjalistyczny elektrokatalizator. Miedź jest znana ze swojej zdolności do katalizowania różnych reakcji w przemyśle chemicznym. Jednak katalizator zastosowany przez zespół badawczy ma kilka niezwykłych właściwości.
Niezliczone nano-skalowe kule miedziane posiadają misternie teksturowane powierzchnie, składające się ze stopni, błędów ułożenia i granic ziaren. Te wady, w przeciwieństwie do idealnej struktury metalu, tworzą korzystne środowisko dla rozwoju reakcji.
Inne osiągnięcia
Dodatkowe testy wykazały, że udało się skutecznie ograniczyć powstawanie węglanów i soli. Co więcej, ani CO2, ani elektrolity – żaden z nich – nie zostały utracone w trakcie procesu. Jest to istotne, ponieważ we wcześniejszych procesach część elektrolitów była tracona w wyniku dyfuzji jonów metali alkalicznych z anolitu. Działo się tak, ponieważ stosowano membrany bipolarne zamiast APMA. Co więcej, problem wytwarzania wodoru przytłaczającego etylen został znacznie zredukowany . Miało to duży wpływ na poprzednie systemy pracujące w kwaśnym środowisku katodowym.
Ponieważ naukowcy opracowali system elektroredukcji do walki ze śladem węglowym, jego produkcja na dużą skalę ma się wkrótce rozpocząć. Według naukowców, pozwoli to na skuteczniejszą kontrolę emisji przemysłowych.
Źródło : PolyU opracowuje wysokowydajny system elektroredukcji dwutlenku węgla
