Artikel iki wis ditinjau miturut prosedur lan kabijakan editorial Science X. Para editor wis nandheske kualitas ing ngisor iki nalika njamin integritas isine:
Karbon dioksida (CO2) minangka sumber daya penting kanggo urip ing Bumi lan uga gas omah kaca sing nyumbang kanggo pemanasan global. Saiki, para ilmuwan lagi nyinaoni karbon dioksida minangka sumber daya sing janjeni kanggo produksi bahan bakar karbon rendah sing bisa dianyari, lan produk kimia sing bernilai tinggi.
Tantangan kanggo para peneliti yaiku kanggo ngenali cara sing efisien lan efektif biaya kanggo ngowahi karbon dioksida dadi zat antara karbon berkualitas tinggi kayata karbon monoksida, metanol utawa asam format.
Tim riset sing dipimpin dening KK Neuerlin saka Laboratorium Energi Terbarukan Nasional (NREL) lan kolaborator ing Laboratorium Nasional Argonne lan Laboratorium Nasional Oak Ridge wis nemokake solusi sing njanjeni kanggo masalah iki. Tim kasebut ngembangake metode konversi kanggo ngasilake asam format saka karbon dioksida nggunakake listrik terbarukan kanthi efisiensi energi lan daya tahan sing dhuwur.
Panliten iki, kanthi irah-irahan "Arsitektur perakitan elektroda membran sing bisa diskalakake kanggo konversi elektrokimia karbon dioksida dadi asam format sing efisien," diterbitake ing jurnal Nature Communications.
Asam format minangka zat antara kimia potensial kanthi macem-macem aplikasi, utamane minangka bahan mentah ing industri kimia utawa biologi. Asam format uga wis diidentifikasi minangka bahan baku kanggo biorefining dadi bahan bakar penerbangan sing resik.
Elektrolisis CO2 nyebabake reduksi CO2 dadi zat antara kimia kayata asam format utawa molekul kayata etilen nalika potensial listrik ditrapake ing sel elektrolitik.
Rakitan membran-elektroda (MEA) ing elektroliser biasane kasusun saka membran penghantar ion (membran penukar kation utawa anion) sing diapit ing antarane rong elektroda sing kasusun saka elektrokatalis lan polimer penghantar ion.
Nggunakake keahlian tim ing teknologi sel bahan bakar lan elektrolisis hidrogen, dheweke nyinaoni sawetara konfigurasi MEA ing sel elektrolitik kanggo mbandhingake reduksi elektrokimia CO2 dadi asam format.
Adhedhasar analisis kegagalan saka macem-macem desain, tim kasebut ngupaya ngeksploitasi watesan set materi sing wis ana, utamane kekurangan penolakan ion ing membran ijol-ijolan anion saiki, lan nyederhanakake desain sistem sakabèhé.
Panemuan dening KS Neierlin lan Leiming Hu saka NREL yaiku elektroliser MEA sing luwih apik nggunakake membran ijol-ijolan kation perforasi anyar. Membran perforasi iki nyedhiyakake produksi asam format sing konsisten lan selektif banget lan nyederhanakake desain kanthi nggunakake komponen sing wis ana.
"Asil saka panliten iki nuduhake owah-owahan paradigma ing produksi elektrokimia asam organik kayata asam format," ujare penulis liyane Neierlin. "Struktur membran sing berlubang nyuda kerumitan desain sadurunge lan uga bisa digunakake kanggo ningkatake efisiensi energi lan daya tahan piranti konversi karbon dioksida elektrokimia liyane."
Kaya dene terobosan ilmiah liyane, penting kanggo mangerteni faktor biaya lan kelayakan ekonomi. Makarya ing antarane departemen, peneliti NREL Zhe Huang lan Tao Ling nampilake analisis tekno-ekonomi sing ngenali cara kanggo entuk paritas biaya karo proses produksi asam format industri saiki nalika biaya listrik terbarukan ana ing utawa kurang saka 2,3 sen saben kilowatt-jam.
"Tim kasebut nggayuh asil kasebut nggunakake katalis sing kasedhiya sacara komersial lan bahan membran polimer, nalika nggawe desain MEA sing njupuk kauntungan saka skalabilitas sel bahan bakar modern lan pabrik elektrolisis hidrogen," ujare Neierlin.
"Asil riset iki bisa mbantu ngowahi karbon dioksida dadi bahan bakar lan bahan kimia nggunakake listrik lan hidrogen sing bisa dianyari, saengga nyepetake transisi menyang skala lan komersialisasi."
Teknologi konversi elektrokimia minangka unsur inti saka program Elektron dadi Molekul NREL, sing fokus ing hidrogen terbarukan generasi sabanjure, tanpa bahan bakar, bahan kimia, lan bahan kanggo proses sing digerakake kanthi listrik.
"Program kita lagi njelajah cara-cara nggunakake listrik sing bisa dianyari kanggo ngowahi molekul kayata karbon dioksida lan banyu dadi senyawa sing bisa dadi sumber energi," ujare Randy Cortright, direktur strategi transfer elektron lan/utawa prekursor NREL kanggo produksi bahan bakar utawa bahan kimia."
"Riset konversi elektrokimia iki nyedhiyakake terobosan sing bisa digunakake ing macem-macem proses konversi elektrokimia, lan kita ngarep-arep asil sing luwih njanjeni saka klompok iki."
Informasi luwih lanjut: Leiming Hu et al., Arsitektur perakitan elektroda membran sing bisa diskalakake kanggo konversi elektrokimia CO2 dadi asam format sing efisien, Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-43409-6
Menawi panjenengan manggihi salah ketik, boten akurat, utawi kepingin ngajokaken panyuwunan kanggé nyunting isi ing kaca punika, mangga ngginakaken formulir punika. Kangge pitakenan umum, mangga ngginakaken formulir kontak kita. Kangge umpan balik umum, gunakaken bagean komentar umum ing ngandhap punika (turuti pandhuanipun).
Saran panjenengan penting banget kanggo kita. Nanging, amarga akeh banget pesen sing dikirim, kita ora bisa njamin tanggapan sing dipersonalisasi.
Alamat email sampeyan mung digunakake kanggo ngandhani panampa sapa sing ngirim email kasebut. Alamat sampeyan lan alamat panampa ora bakal digunakake kanggo tujuan liyane. Informasi sing sampeyan lebokake bakal katon ing email sampeyan lan ora bakal disimpen dening Tech Xplore ing wangun apa wae.
Situs web iki nggunakake cookie kanggo nggampangake navigasi, nganalisis panggunaan layanan kita, ngumpulake data personalisasi iklan, lan nyedhiyakake konten saka pihak katelu. Kanthi nggunakake situs web kita, sampeyan ngakoni manawa sampeyan wis maca lan ngerti Kebijakan Privasi lan Katentuan Panggunaan kita.