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.
Politechnika w Hongkongu (PolyU) naukowcy 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 celu ograniczenia emisji CO2. Projekt PolyU wyróżnia się jako niezwykła współpraca, w której uczestniczą naukowcy z University of Oxford, Narodowe Centrum Badań Promieniowania Synchrotronowego na Tajwanie i Uniwersytet 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 ulepszeniami, aby zwiększyć selektywność produktu i szukać możliwości współpracy z branżą. Jest oczywiste, że ta konstrukcja ogniwa APMA stanowi podstawę przejścia na zieloną produkcję etylenu i innych cennych chemikaliów i może przyczynić się do zmniejszenia emisji dwutlenku węgla i osiągnięcia celu neutralności węglowej”, Prof. Daniel Lau powiedziany.
Etylen (C2H4) jest bardzo poszukiwanym związkiem chemicznym na całym świecie, stosowanym głównie w produkcji polimerów, takich jak polietylen. Polimery te stanowią podstawę licznych produktów z tworzyw sztucznych i włókien chemicznych, niezbędnych w naszym codziennym życiu. Jednakże, ponieważ pochodzi głównie z petrochemikaliów, ma duży ślad węglowy w momencie wyprodukowania.
O procesie
Innowacyjne podejście profesora Lau eliminuje potrzebę dla elektrolitów metali alkalicznych wykorzystując czystą wodę jako anolit bezmetalowy. 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)
Udało się opracować ogniwo bez metali alkalicznych, składające się z APMA i elektrokatalizatora miedziowego, które umożliwia produkcję etylenu z niezwykła specyficzność 50%. Co więcej, wykazał się imponującym żywotność operacyjna ponad 1,000 godzin przy natężeniu prądu na poziomie przemysłowym 10 A, co oznacza znaczny postęp w porównaniu z istniejącymi systemami i umożliwia bezproblemową rozbudowę do skali przemysłowej.
Naukowcy opracowali niezwykle wydajny system elektroredukcji bojowej, zmniejszyć ślad węglowy który obejmuje jeden kluczowy element, czyli specjalistyczny elektrokatalizator. Miedź jest znana ze swojej zdolności do katalizowania różnych reakcji w przemyśle chemicznym. Jednak katalizator używany przez zespół badawczy ma kilka niezwykłych cech.
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 tłumienie tworzenia się węglanów i soli zostało osiągnięte skutecznie. Ponadto CO2 lub elektrolity żaden z nich nie zginął w trakcie procesu. Jest to ważne, ponieważ w poprzednich procesach niektóre elektrolity były tracone przez dyfuzję jonów metali alkalicznych z anolitu. Stało się tak, ponieważ wykorzystywano membrany bipolarne zamiast APMA. Ponadto problem produkcji wodoru przytłaczającego etylen został znacznie zmniejszonaMiało to duży wpływ na poprzednie systemy działające 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
