Проблема превращения углекислого газа обратно в топливо

Helmholtz-Zentrum Berlin для исследователей Materialien und Energy решает проблему блокировки CO22 электролиз.

Парниковые газы Углекислый газ можно превратить в полезные углеводороды. электролизом. Конструкция электролизера имеет решающее значение в этом процессе. Так называемая ячейка с нулевым зазором особенно подходит для промышленных процессов. Но есть еще проблемы: быстро забиваются катоды.

Исследовательская работа группы была опубликована в Связь с природой.

При сгорании нефти, угля или природного газа образуется двуокись углерода или двуокись углерода.2. Этот парниковый газ считается основным двигателем глобального потепления, но он также является сырьем. Технически возможно преобразовать углекислый газ2 в полезные соединения углерода, процесс, который требует энергии, воды, подходящих электродов и специальных катализаторов.

со2 Его можно электрохимически преобразовать в монооксид углерода, формиат или метан, а также в этилен, пропанол, ацетат и этанол. Однако промышленные процессы должны быть высокоселективными и высокоэффективными, чтобы производить только желаемые продукты, а не смесь продуктов.

конверсия CO2 Назад к топливу

Доктор Мэтью Мейер, глава группы молодых исследователей Гельмгольца «Электрохимическая конверсия» в HZB, объяснил: «Путем электролитического восстановления диоксида углерода2 Чтобы использовать углеводороды, мы можем производить новые виды топлива, не используя ископаемые ресурсы. Итак, мы ставим СО2 Назад в цикле, так же, как переработка. «Электроэнергия для электролиза может поставляться из возобновляемых источников энергии ветра или солнца, что делает процесс устойчивым.

Ячейка с нулевой щелью: сэндвич из нескольких слоев

Архитектура электролитической ячейки с нулевым зазором. Изображение предоставлено: Helmholtz-Zentrum Berlin © HZB. нажмите Ссылка на пресс-релиз Для получения дополнительной информации и фотографий.

Со школы мы знаем, что электролиз можно проводить в простом стакане с водой; Еще одним поворотом к этому является элемент H, который имеет форму H. Однако эти элементы не подходят для промышленного использования. Вместо этого промышленный электролизер выполнен сэндвич-структурой, состоящей из нескольких слоев: справа и слева токопроводящие электроды, покрытые катализаторами, медный газодиффузионный слой, пропускающий углекислый газ2 газовая и мембранная сепарация. Электролит (подается здесь на анод и называется анолитом) состоит из растворенных соединений калия и позволяет ионам проходить между электродами. Мембрана предназначена для пропускания отрицательно заряженных ионов и предотвращения положительно заряженных ионов калия.

Проблема: кристаллы калия

Однако ионы калия из электролита проходят через мембрану и образуют на катоде мелкие кристаллы, блокирующие поры. «Этого не должно быть, — говорит Флора Хаун, аспирантка из команды Мэтью Мейера. Используя электронную микроскопию и другие методы визуализации, ученые смогли детально изучить процесс формирования кристаллов в отрицательном электроде. «Анализируя энергодисперсионные рентгеновские лучи, мы смогли точно определить местонахождение отдельных элементов и показать, где именно образуются кристаллы калия», — пояснила Флора Хаун.

Исследования показали, что чем больше калия содержалось в электролите, тем больше блокировка катода. Но простого пути решения проблемы нет: снижение концентрации калия, с одной стороны, хорошо, а с другой — плохо, так как изменяется и равновесие реакции: вместо необходимого этилена образуется окись углерода.

Электролит играет ключевую роль

Доктор Джума Аль-Наджар, научный сотрудник группы, сказал: «Самое важное наблюдение заключается в том, что катионы все еще могут проникать через анионообменную мембрану, но до такой степени, которая зависит от концентрации электролита. мы одновременно регулируем продукты, которые Он состоит из углекислого газа2. «

Д-р Мейер отметил: «На следующем этапе мы хотим использовать оперонные и точечные измерения с помощью рентгеновских лучей, чтобы детально выяснить, как миграция ионов в клетке влияет на процессы химических реакций».

***

Хотя мы все еще на полпути к получению атмосферного углекислого газа2 Содержание Имеется возможность вторичной переработки. Это будет особенно актуально там, где плотные выбросы других стоков уже очищаются.

Этот положительный момент заключается в том, что мы можем приблизиться к углеродному циклу планеты. В качестве долгосрочной цели она должна быть главной целью. Но на данный момент истерия изменения климата является доминирующей политической темой. Страх захватывает средства массовой информации и рекламодателей более эффективно, чем обоснованные ожидания и хорошо продуманные планы.

Это невероятно полезное дело. Предположим, что угольные электростанции содержат весь углекислый газ.2 Продукт перерабатывается обратно в топливо. Это удвоит использование углерода, прежде чем он вернется в царство растений. На самом деле может быть тройка и больше. Это действительно очень хорошо.

Брайан Вестенхаус через Newenergyandfuel.com

Другие популярные статьи на Oilprice.com: