Hotet om global uppvärmning kvarstår och hotar både det mänskliga samhället och de ekologiska systemen. Koldioxid är den främsta bidragsgivaren till de växthusgaser som driver klimatförändringarna. För att bekämpa detta och uppnå koldioxidneutralitet har forskare utvecklat ett elektroreduktionssystem för att minska koldioxidavtrycket. Denna anordning kommer effektivt att omvandla koldioxid till etylen för industriellt bruk.
Forskare vid Hong Kong Polytechnic University (PolyU) har skapat ett långvarigt, exceptionellt intelligent och energieffektivt system för elektroreduktion av koldioxid (CO2). Detta system kan effektivt omvandla CO2 till etylen för industriellt bruk, vilket erbjuder en kraftfull lösning för att minska koldioxidutsläppen. PolyU-projektet utmärker sig som ett anmärkningsvärt samarbete som sammanför forskare från University of Oxford , National Synchrotron Radiation Research Centre of Taiwan och Jiangsu University.
Under ledning av professor Daniel Lau har forskargruppen startat den elektrokatalytiska metoden för koldioxidreduktion. Professor Lau är en erkänd expert på nanomaterial och chef för institutionen för tillämpad fysik. Genom att utnyttja hållbar elektricitet kan de effektivt omvandla koldioxid till etylen. Detta erbjuder en betydligt mer miljövänlig och stabil metod för etylenproduktion. Denna teknik är nästan redo för massproduktion. Den har potential att revolutionera industrin genom att sluta kolcykeln och uppnå koldioxidneutralitet.
”Vi kommer att arbeta med ytterligare förbättringar för att öka produktselektiviteten och söka efter samarbetsmöjligheter med industrin. Det är tydligt att denna APMA-celldesign ligger till grund för en övergång till grön produktion av etylen och andra värdefulla kemikalier och kan bidra till att minska koldioxidutsläppen och uppnå målet om koldioxidneutralitet”, sa professor Daniel Lau .
Etylen (C2H4) är en mycket eftertraktad kemikalie världen över, främst använd vid tillverkning av polymerer som polyeten. Dessa polymerer utgör basen för många plast- och kemiska fiberprodukter som är viktiga för vår vardag. Men eftersom det huvudsakligen kommer från petrokemikalier har det ett stort koldioxidavtryck när det produceras.
Om processen
Professor Laus innovativa metod eliminerar behovet av alkalimetallelektrolyter genom att använda rent vatten som en metallfri anolyt. Detta förhindrar ytterligare karbonatbildning och saltavsättning. APMA-systemet består av följande:
- Ett anjonbytesmembran (AEM)
- Ett protonbytesmembran (PEM)
- Resulterande membranmontering (MA)
En cellstack utan alkalimetaller, bestående av APMA och en kopparelektrokatalysator, utvecklades framgångsrikt för att producera eten med en anmärkningsvärd specificitet på 50 % . Dessutom uppvisade den en imponerande livslängd på över 1 000 timmar vid en industriell strömstyrka på 10 A, vilket innebär ett betydande framsteg jämfört med befintliga system och möjliggör sömlös expansion till industriell skala.
Forskare utvecklade ett mycket effektivt elektroreduktionssystem för att minska koldioxidavtrycket , vilket inkluderar ett avgörande element, nämligen den specialiserade elektrokatalysatorn. Koppar är känt för sin förmåga att katalysera olika reaktioner inom den kemiska industrin. Katalysatorn som används av forskargruppen har dock flera anmärkningsvärda egenskaper.
De otaliga nanoskaliga kopparkulorna har intrikat texturerade ytor, bestående av steg, staplingsförkastningar och korngränser. Dessa defekter, i motsats till en ideal metallstruktur, skapar en fördelaktig miljö för reaktionen att frodas.
Andra prestationer
Ytterligare tester visade att undertryckandet av karbonat- och saltbildning uppnåddes effektivt. Dessutom förlorades varken CO2 eller elektrolyter under processen. Detta är viktigt eftersom i tidigare processer förlorades en del elektrolyter genom diffusion av alkalimetalljoner från anolyten. Detta hände eftersom man använde bipolära membran istället för APMA. Dessutom har problemet med väteproduktion som övermannar etylen minskat avsevärt . Detta påverkade i hög grad de tidigare systemen som arbetade i sura katodmiljöer.
Eftersom forskare har utvecklat ett elektroreduktionssystem för att minska koldioxidavtrycket förväntas dess storskaliga produktion snart påbörjas. Enligt forskarna kommer detta att kontrollera industriella utsläpp mer effektivt.
Källa : PolyU utvecklar högeffektivt elektroreduktionssystem för koldioxid
