Новый маршрут для углеродно-нейтральным топливом из двуокиси углерода

Если мысли о полете на батарейках коммерческих самолетов заставляет вас нервничать, вы можете немного расслабиться. Исследователи обнаружили практической отправной точкой для преобразования углекислого газа в устойчивом жидкого топлива, включая топливо для более тяжелых видов транспорта, которые могут оказаться очень трудно электрифицировать, как самолеты, корабли и грузовые поезда.

текст объявления

Повторное использование углеродно-нейтральным СО2 возник как альтернатива захоронение парниковых газов подземные. В новом исследовании, опубликованном сегодня в природе энергии, исследователи из Стэнфордского университета и технического университета Дании (DTU) показать, как электричество и Земля-обильной катализатора может преобразовать CO2 в богатые энергией окиси углерода (CO) лучше, чем обычными методами. Катализатор — оксид церия — гораздо более устойчивы к разрушению. Зачистки кислорода от СО2, чтобы сделать газ CO-это первый шаг в превращении СО2 в почти любое жидкое топливо и другие продукты, как синтетический газ и пластмасс. Добавление водорода к сотрудничеству можем произвести виды топлива, такие как синтетическое дизельное и реактивное топливо. Команда предвидит использование возобновляемых источников энергии, чтобы сделать и для последующего преобразования, в результате которых будут продукты углеродно-нейтральным.

«Мы показали, что можем использовать электричество для уменьшения выбросов CO2 в CO со 100% селективностью и без получения нежелательного побочного продукта твердого углерода,» сказал Уильям Chueh, адъюнкт-профессор материаловедения и инженерии в Стэнфорде, один из трех старших авторов бумаги.

Chueh, известны исследования, ДТУ в этой области, предложил Кристофер Грейвс, доцент кафедры преобразования энергии и хранения ДТУ и Skafte Тайс, в ДТУ докторант время, чтобы прийти в Стэнфорд и работы по технологии вместе.

«Мы работали над высокотемпературного электролиза СО2 в течение многих лет, но в сотрудничестве со Стэнфордским был ключом к такому прорыву», — сказал Skafte, ведущий автор исследования, сейчас постдок в ДТУ. «Мы достигли чего-то мы не смогли бы по отдельности-как фундаментальные знания и практические демонстрации более прочный материал».

Барьеров на пути к конверсии

Одним из преимуществ устойчивого жидкого топлива может быть по электрификации транспорта является то, что они могли бы использовать уже существующие бензиновые и дизельные инфраструктуры, как и двигатели, трубопроводы и АЗС. Кроме того, барьеры для электрификации самолетов и кораблей — дальних поездок и большой вес аккумуляторов-не будет проблем для высококалорийных, углеродно-нейтральным топливом.

Хотя растения сокращению выбросов CO2 в сахар, богатых углеродом, естественно, искусственный электрохимический путь к сотрудничеству еще широко коммерциализирована. Среди проблем: устройства используют слишком много электроэнергии, конвертировать низкий процент молекул СО2 или получения чистого углерода, который разрушает устройство. Исследователи в новом исследовании впервые изучили, как различные устройства удалось и не удалось в электролизный СО2.

С выводы получили исследователи построили две ячейки для тестирования конверсии СО2: одна с оксидом церия и других обычных никелевых катализаторов. Диоксид церия электрод оставался стабильным, в то время как углеродистые отложения поврежденный электрод никель, значительно сокращая катализатор жизни.

«Эта замечательная способность церия имеет большое значение для практической жизни устройства электролизера СО2», — сказал Грейвс ДТУ, и старший автор исследования и исследователь в Стэнфорде в свое время. «Замена нынешнего электрода никель с нашим новым церия электрода в электролизер следующего поколения позволит повысить срок службы устройства».

Путь к коммерциализации

Исключения ранней гибели клеток может значительно снизить стоимость коммерческих совместного производства. Подавление накопления углерода также позволяет новый тип устройства для преобразования больше CO2 до Co, которая ограничена ниже 50% совместной концентрации продукта в современных клетках. Это также может снизить затраты на производство.

«Механизм углерод-подавление церия на основе улавливания углерода в стабильную окисленную форму. Мы сумели объяснить это поведение с расчетных моделей по сокращению выбросов СО2 при повышенной температуре, которая затем была подтверждена методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии клетки в операции», — сказал Михал Bajdich, старший автор бумаги и младший научный сотрудник на сайт suncat центр для взаимодействия науки и катализа, партнерство между ускорителе SLAC Национальной ускорительной лаборатории и Стэнфордского университета Инженерной школы.

Высокая стоимость улавливания СО2 является препятствием для ареста его под землей в больших масштабах, и что высокая стоимость может стать преградой к использованию СО2 для того чтобы принять более устойчивое топливо и химикаты. Однако рыночная стоимость этих продуктов в сочетании с выплатами для того, чтобы избежать выбросов углекислого газа может помочь технологиями, которые используют СО2 преодолеть препятствие ценой более быстро.

Исследователи надеются, что их первоначальная работа по выявлению механизмов в электролизном устройства СО2 по спектроскопии и моделирования, поможет другим в настройке свойств поверхности оксидов церия и прочих дальнейшего совершенствования электролиза СО2.

Chueh является также старшим научным сотрудником Института Стэнфорда Precourt для энергии. Другие Стэнфорд соавторы К. Zixuan выпускник Гуань, постдок Майкл Мачала, бывших постдоков Маттео Монти и Chirranjeevi Б. Гопал, и ускорителе SLAC постдок А. Гарридо Хосе Торрес. Другие ДТУ соавторы кандидат наук Лев Мартинес, лидер группы нанулак Евгений Стамате и персонал исследователь Симоне Санна. Другие соавторы Итан Ж. Крумлин, научный сотрудник Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли, и Макс Мельчор Гарсия, профессор Тринити-колледжа, Дублин.

Этот проект был поддержан Хальдор Топсе а/с инновационным фондом Дании, датское агентство по науке, технологиям и инновациям и Energinet.ДК., Министерство энергетики США, Центр сайт suncat и Национального научного фонда награду.

текст объявления

История Источник:

Материалы предоставлены Стэнфордского университета. Оригинал написал Марк Золотой. Примечание: материалы могут быть отредактированы для стиля и длины.


https://www.sciencedaily.com/releases/2019/09/190916110602.htm