Угроза глобального потепления сохраняется, подвергая опасности как человеческое общество, так и экологические системы. Углекислый газ является основным источником парниковых газов, ответственных за изменение климата. Чтобы бороться с этим и достичь углеродной нейтральности, исследователи разработали систему электровосстановления для борьбы с углеродным следом. Это устройство будет эффективно преобразовывать CO2 в этилен для промышленного использования.
Исследователи из Гонконгского политехнического университета (PolyU) создали долговечную, исключительно интеллектуальную и энергоэффективную систему электровосстановления диоксида углерода (CO2). Эта система может эффективно преобразовывать CO2 в этилен для промышленного использования, предлагая мощное решение для сокращения выбросов CO2. Проект PolyU выделяется как замечательное сотрудничество, объединившее исследователей из Оксфордского университета , Национального центра исследований синхротронного излучения Тайваня и Университета Цзянсу.
Под руководством профессора Дэниела Лау исследовательская группа начала применять электрокаталитический подход к сокращению выбросов CO2. Профессор Лау — известный эксперт в области наноматериалов и руководитель кафедры прикладной физики. Используя устойчивое электричество, они могут эффективно преобразовывать углекислый газ в этилен. Это значительно более экологичный и стабильный метод производства этилена. Эта технология почти готова к массовому производству. Она может произвести революцию в отрасли, замкнув углеродный цикл и достигнув углеродной нейтральности.
«Мы будем работать над дальнейшими улучшениями для повышения избирательности продукции и искать возможности для сотрудничества с промышленностью. Очевидно, что эта конструкция ячейки APMA лежит в основе перехода к экологически чистому производству этилена и других ценных химических веществ и может способствовать сокращению выбросов углерода и достижению цели углеродной нейтральности», — сказал профессор Даниэль Лау.
Этилен (C2H4) — востребованное во всем мире химическое вещество, используемое в основном для производства полимеров, таких как полиэтилен. Эти полимеры лежат в основе многочисленных пластмассовых и волокнистых изделий, необходимых в нашей повседневной жизни. Однако, поскольку он в основном производится из нефтепродуктов, его производство имеет большой углеродный след .
О процессе
Инновационный подход профессора Лау исключает необходимость использования щелочнометаллических электролитов, поскольку в качестве анолита, не содержащего металлов , используется чистая вода . Это дополнительно предотвращает образование карбонатов и отложение солей. Система APMA состоит из следующих компонентов:
- Анионообменная мембрана (АЭМ)
- Протонообменная мембрана (ПОМ)
- Полученная мембранная сборка (МА)
Была успешно разработана электрохимическая ячейка без щелочных металлов, состоящая из APMA и медного электрокатализатора, для производства этилена с замечательной 50% специфичностью . Более того, она продемонстрировала впечатляющий срок службы более 1,000 часов при промышленном токе 10 А, что свидетельствует о существенном прогрессе по сравнению с существующими системами и позволяет беспрепятственно расширить производство до промышленного масштаба.
Исследователи разработали высокоэффективную систему электровосстановления для снижения выбросов углекислого газа , в состав которой входит один важнейший элемент — специализированный электрокатализатор. Медь известна своей способностью катализировать различные реакции в химической промышленности. Однако катализатор, использованный исследовательской группой, обладает рядом замечательных характеристик.
Бесчисленные наномасштабные медные сферы обладают сложно текстурированной поверхностью, состоящей из ступеней, дефектов упаковки и границ зерен. Эти дефекты, в отличие от идеальной металлической структуры, создают благоприятную среду для протекания реакции.
Другие достижения
Дополнительные испытания показали, что подавление образования карбонатов и солей было достигнуто эффективно. Более того, в процессе не происходило потерь ни CO2, ни электролитов. Это важно, поскольку в предыдущих процессах часть электролитов терялась из-за диффузии ионов щелочных металлов из анолита. Это происходило из-за использования биполярных мембран вместо APMA. Кроме того, значительно снизилась проблема превышения производства водорода над производством этилена . Это сильно влияло на предыдущие системы, работающие в кислой катодной среде.
Поскольку исследователи разработали систему электровосстановления для борьбы с углеродным следом, ожидается, что ее крупномасштабное производство начнется в ближайшее время. По словам исследователей, это позволит эффективнее контролировать промышленные выбросы.
