O modalitate mai rapidă și mai proaspătă de a reduce amprenta noastră de carbon: oxid de cupru-indiu

O versiune a curburii chimice a reacției de schimb invers apă-gaz (RWGS-CL) poate ajuta la conversia CO2 în CO la temperaturi mult mai scăzute fără subproduse nedorite, permițând o separare simplă a gazelor. Credit: Yasushi Sekine de la Universitatea Waseda

Oamenii de știință au stabilit un record pentru cea mai mare rată de conversie a dioxidului de carbon la temperaturi scăzute cu oxid de indiu modificat de cupru, adică combustibil electronic stabil.

Pe măsură ce schimbările climatice se înrăutățesc, există o nevoie tot mai mare de tehnologii care să capteze și să utilizeze CO atmosferic2 (dioxid de carbon) și ne reduce amprenta de carbon. În sfera energiei regenerabile, CO2Combustibilii electronici au apărut ca o tehnologie promițătoare care se străduiește să transforme CO atmosferic2 în combustibili puri. Procesul implică producerea de gaz sintetic sau singa (un amestec de hidrogen și monoxid de carbon (CO)). Cu ajutorul reacției de schimb invers apă-gaz (RWGS), CO2 este împărțit în CO necesar pentru syngat. Deși promite eficiența conversiei, reacția RWGS necesită temperaturi extrem de ridicate (> 700 ° C) pentru a continua, generând în același timp și subproduse nedorite.

Pentru a rezolva aceste probleme, oamenii de știință au dezvoltat o versiune modificată a reacției RWGS a curbei chimice care convertește CO2 în CO într-o metodă în doi pași. În primul rând, un oxid de metal, utilizat ca material pentru depozitarea oxigenului, este redus de hidrogen. Apoi este oxidat de CO2, oferind CO. Această metodă nu are subproduse nedorite, facilitează separarea gazelor și poate fi realizată la temperaturi mai scăzute, în funcție de oxidul selectat. În consecință, oamenii de știință au căutat materiale oxidice care prezintă niveluri ridicate de reducere a oxidării fără a necesita temperaturi ridicate.

Într – un studiu recent publicat în Cstiinta chimica, oamenii de știință de la Universitatea Waseda și ENEOS Corporation din Japonia au descoperit un nou oxid de indiu modificat de cupru (Cu-In)2O3) afișează o înregistrare CO defectă2 rata de conversie de 10 mmolh-1g-1 la temperaturi relativ modeste (400-500 ° C), făcându-l un șorț printre materialele de stocare a oxigenului necesare pentru CO la temperatură scăzută2 conversie. Pentru a înțelege mai bine acest comportament, echipa a investigat proprietățile structurale ale oxidului de Cu-In împreună cu cinetica implicată în reacția RWGS de curbură chimică.

Cel mai tare mod de a reduce amprenta noastră de carbon

O rată record de revenire a CO2 la temperaturi relativ scăzute într-o versiune modificată a curburii chimice a RWGS utilizând un nou oxid de cupru-indiu. Credit: Universitatea Waseda

Oamenii de știință au efectuat analize pe bază de raze X și au descoperit că eșantionul conținea inițial un material părinte, Cu2ÎN2O5, care a fost mai întâi redus din hidrogen pentru a forma un Cu-In aliaj și oxid de indiu (In2O3) și apoi oxidat de CO2 a da Cu-In2O3 și datele cu raze X de CO au dezvăluit în continuare că a suferit oxidare și reducere în timpul reacției, oferind cheia oamenilor de știință. „Măsurătorile cu raze X arată clar că reacția RWGS curbată chimic se bazează pe reducerea și oxidarea Indiului conducând la formarea și oxidarea aliajului Cu-In”, explică profesorul Yasushi Sekine de la Universitatea Waseda, care a condus studiul.

Investigațiile cinetice au oferit cunoștințe suplimentare despre reacție. Etapa de reducere a dezvăluit că Cu a fost responsabil pentru reducerea oxidului de indiu la temperaturi scăzute, în timp ce etapa de oxidare a arătat că suprafața aliajului Cu-In a menținut o stare foarte redusă în timp ce cea mai mare parte a acestuia s-a oxidat. Acest lucru a permis oxidarea să se producă de două ori mai repede decât cea a celorlalți oxizi. Echipa a atribuit acest comportament special de oxidare unei migrații rapide a ionilor de oxigen încărcați negativ de la suprafața aliajului Cu-In la volum, ceea ce a ajutat la oxidarea majorității volumului preferențial.

Rezultatele au fost destul de bine primite, oamenii de știință au fost entuziasmați de perspectivele viitoare ale oxizilor de cupru-indiu. „Având în vedere situația actuală cu emisiile de carbon și încălzirea globală, este extrem de dorit un proces de conversie a dioxidului de carbon de înaltă performanță. Deși reacția RWGS curbată chimic funcționează bine cu multe materiale oxidice, romanul nostru Cu-în-oxid prezintă aici o performanță extrem de mare decât oricare dintre ele. “Sperăm că acest lucru va contribui semnificativ la reducerea amprentei noastre de carbon și la conducerea umanității către un viitor mai durabil”, conchide Sekine.

Referință: „Migrația rapidă a ionilor de oxigen la majoritatea oxidului de Cu-In și utilizarea acestuia pentru CO eficient2 conversie la temperatură mai scăzută ”de Jun-Ichiro Makiura, Takuma Higo, Yutaro Kurosawa, Kota Murakami, Shuhei Ogo, Hideaki Tsuneki, Yasushi Hashimoto, Yasushi Satob și Yasushi Sekine, 23 decembrie 2020, Științe chimice.
DOI: 10.1039 / d0sc05340f

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

„Fantomele fungice” protejează pielea, țesăturile de toxine, radiații

Fantomele fungice sunt create prin cioplirea materialului biologic din celulele fungice. Credit: Laboratorul Nathan Gianneschi / Universitatea Northwestern Inspirată de ciupercă, noua formă de...

Rezolvarea misterului genetic din centrul epidemiei COVID-19

Această imagine cu microscop electronic cu scanare arată barza-covy-2 care se ridică de la suprafața celulelor cultivate (albastru / roz) în laborator 2 credite:...

Realizarea de materiale 2D pentru o rotire

Ilustrarea conceptului de artă computerizată Spintronic. Oamenii de știință de la Universitatea Tsukuba și Institutul de Fizică la Înaltă Presiune creează un nou tranzistor de...

Doi astronauți. Două zile senine. Două perspective minunate.

23 mai 2012 Doi astronauți. Două zile senine. Două priveliști minunate în jurul acoperișului lumii. Astronauții de la Stația Spațială Internațională (ISS) au făcut...

Factor cheie identificat care face ca viermii să se simtă plini – Un factor similar poate gestiona sentimentele de completitudine la oameni

SKN-1B marcat cu GFP poate fi văzut în doi neuroni capi chimio-senzoriali. SKN-1B acționează în acești neuroni pentru a simți alimentele și pentru...

Newsletter

Subscribe to stay updated.