Fenoy ity taratasy ity dia halefanay aminao amin'ny alalan'ny mailaka ny dika PDF amin'ny "Fanatsarana ny teknolojia vaovao hanovana ny gazy karbonika ho solika ranoka"
Vokatra azo avy amin'ny fandoroana solika fôsily sy ny entona mandatsa-dranomaso mahazatra indrindra ny gazy karbonika (CO2), izay azo avadika ho solika ilaina amin'ny fomba maharitra. Ny fomba iray mampanantena hanovana ny entona CO2 ho solika fototra dia ny dingana antsoina hoe fampihenana elektrokimika. Saingy mba ho azo ampiharina ara-barotra, dia mila hatsaraina ny dingana mba hisafidianana na hamokarana vokatra manankarena karbônina irina kokoa. Ankehitriny, araka ny notaterin'ny gazety Nature Energy, ny Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) dia namorona fomba vaovao hanatsarana ny velaran'ny katalista varahina ampiasaina amin'ny fihetsika fanampiny, ka hampitombo ny fifantenana ny dingana.
"Na dia fantatsika aza fa ny varahina no katalista tsara indrindra amin'ity fihetsika ity, dia tsy manome fifantenana avo lenta ho an'ny vokatra irina izany," hoy i Alexis, mpahay siansa zokiolona ao amin'ny Departemantan'ny Siansa Simia ao amin'ny Berkeley Lab ary profesora momba ny injeniera simika ao amin'ny Oniversiten'i Kalifornia, Berkeley. Hoy i Spell. "Hitan'ny ekipanay fa azonao ampiasaina ny tontolo manodidina ny katalista mba hanaovana tetika isan-karazany hanomezana ity karazana fifantenana ity."
Tao anatin'ireo fanadihadiana teo aloha, ireo mpikaroka dia nametraka fepetra mazava tsara mba hanomezana tontolo elektrika sy simika tsara indrindra hamoronana vokatra manankarena karbônina izay manana lanja ara-barotra. Saingy mifanohitra amin'ny fepetra mitranga voajanahary ao amin'ny sela solika mahazatra mampiasa fitaovana mpitondra herinaratra mifototra amin'ny rano ireo fepetra ireo.
Mba hamaritana ny endrika azo ampiasaina amin'ny tontolo iainana misy rano misy sela solika, ao anatin'ny tetikasa Energy Innovation Center an'ny Liquid Sunshine Alliance an'ny Ministeran'ny Angovo, dia nampiasa sosona manify misy ionomer i Bell sy ny ekipany, izay ahafahan'ny molekiola (ion) misy fiampangana sasany mandalo. Tsy tafiditra ao anatin'izany ny ion hafa. Noho ny toetrany simika tena mifantina, dia tena mety tsara amin'ny fiantraikany mahery vaika amin'ny tontolo iainana bitika izy ireo.
I Chanyeon Kim, mpikaroka postdoctoral ao amin'ny vondrona Bell sady mpanoratra voalohany ny lahatsoratra, dia nanolo-kevitra ny handrakotra ny velaran'ny katalista varahina amin'ny ionomera roa mahazatra, dia ny Nafion sy Sustainion. Nihevitra ny ekipa fa ny fanaovana izany dia tokony hanova ny tontolo manodidina ny katalista—anisan'izany ny pH sy ny habetsahan'ny rano ary ny gazy karbonika—amin'ny fomba iray mba hitarihana ny fihetsika hamokatra vokatra manankarena karbônina izay azo ovaina mora foana ho zavatra simika mahasoa. Vokatra sy solika ranoka.
Nametraka sosona manify misy ionomera tsirairay sy sosona roa misy ionomera roa tamin'ny sarimihetsika varahina tohanan'ny fitaovana polymer ireo mpikaroka mba hamorona sarimihetsika, izay azony ampidirina eo akaikin'ny tendrony iray amin'ny sela elektrokimia miendrika tanana. Rehefa nampiditra gazy karbonika tao amin'ny bateria izy ireo ary nampihatra voltase, dia nandrefy ny courant manontolo mikoriana amin'ny bateria. Avy eo dia nandrefy ny entona sy ny ranoka nangonina tao amin'ny fitahirizana mifanila aminy nandritra ny fihetsika izy ireo. Ho an'ny tranga misy sosona roa, dia hitan'izy ireo fa ny vokatra manankarena karbônina dia mitentina 80% amin'ny angovo lanin'ny fihetsika — mihoatra ny 60% amin'ny tranga tsy voarakotra.
"Ity sosona "sandwich" ity dia manome ny tsara indrindra amin'ny tontolo roa: fifantenana vokatra avo lenta sy hetsika avo lenta," hoy i Bell. Ny velarana misy sosona roa dia tsy vitan'ny hoe tsara ho an'ny vokatra manankarena karbônina, fa miteraka herinaratra mahery ihany koa miaraka amin'izay, izay manondro fitomboan'ny hetsika.
Nanatsoaka hevitra ireo mpikaroka fa ny fihatsaran'ny fihetsika dia vokatry ny fifantohana CO2 avo lenta miangona ao amin'ny sosona eo ambonin'ny varahina. Ankoatra izany, ireo molekiola misy fiampangana ratsy izay miangona eo amin'ny faritra eo anelanelan'ny ionomera roa dia hamokatra asidra eo an-toerana ambany kokoa. Io fitambarana io dia manonitra ny fifandanjana mifantoka izay matetika mitranga rehefa tsy misy sarimihetsika ionomera.
Mba hanatsarana bebe kokoa ny fahombiazan'ny fihetsika, dia nitodika tany amin'ny teknolojia efa voaporofo teo aloha izay tsy mitaky sarimihetsika ionomer ho fomba iray hafa hampitomboana ny CO2 sy ny pH ireo mpikaroka: ny voltase mihodinkodina. Tamin'ny fampiharana voltase mihodinkodina tamin'ny sosona ionomer roa sosona, dia nahatratra fitomboana 250% teo amin'ny vokatra manankarena karbônina ireo mpikaroka raha oharina amin'ny varahina tsy voarakotra sy ny voltase statika.
Na dia mifantoka amin'ny fampivoarana katalista vaovao aza ny mpikaroka sasany, ny fahitana ny katalista dia tsy miraharaha ny fepetra fiasana. Ny fanaraha-maso ny tontolo iainana eo amin'ny velaran'ny katalista dia fomba vaovao sy hafa.
"Tsy namorona katalista vaovao tanteraka izahay, fa nampiasa ny fahatakarantsika ny kinetikan'ny fihetsika ary nampiasa izany fahalalana izany mba hitarihana anay hieritreritra ny fomba hanovana ny tontolo iainan'ny toerana misy ny katalista," hoy i Adam Weber, injeniera zokiolona. Mpahay siansa eo amin'ny sehatry ny teknolojian'ny angovo ao amin'ny Berkeley Laboratories ary mpiara-manoratra lahatsoratra.
Ny dingana manaraka dia ny fanitarana ny famokarana katalista voarakotra. Ny andrana voalohany nataon'ny ekipa Berkeley Lab dia nahitana rafitra modely fisaka kely, izay tsotra kokoa noho ireo rafitra misy lavaka lehibe ilaina amin'ny fampiharana ara-barotra. "Tsy sarotra ny mametraka coating amin'ny velarana fisaka. Saingy ny fomba ara-barotra dia mety ahitana ny fametahana baolina varahina kely," hoy i Bell. Ny fanampiana sosona faharoa amin'ny coating dia lasa sarotra. Ny iray amin'ireo mety ho azo atao dia ny fampifangaroana sy fametrahana ireo coating roa miaraka ao anaty solvent, ary manantena fa hisaraka izy ireo rehefa levona ny solvent. Ahoana raha tsy izany? Bell namarana hoe: "Mila hendry kokoa fotsiny isika." Jereo ny Kim C, Bui JC, Luo X sy ny hafa. Tontolo iainana bitika katalista namboarina ho an'ny fampihenana ny CO2 amin'ny vokatra karbônina maro mampiasa coating ionomer sosona roa amin'ny varahina. Nat Energy. 2021;6(11):1026-1034. doi:10.1038/s41560-021-00920-8
Nalaina avy amin'ity lahatsoratra manaraka ity ity lahatsoratra ity. Fanamarihana: Mety ho novaina ny halavany sy ny votoatiny. Raha mila fanazavana fanampiny, mifandraisa amin'ny loharano voalaza.
Fotoana fandefasana: 22 Novambra 2021
