En batteridrevet strategi for karbonfiksering

24 HOURS IN A TENT - OVERNIGHT CHALLENGE | We Are The Davises (Juni 2019).

Anonim

Forskere som arbeider mot det unnvikende litiumbatteriet oppdaget en uventet tilnærming til å fange og lagre karbondioksid vekk fra atmosfæren. Ved hjelp av et design beregnet for et litium-CO 2- batteri har forskere i Japan og Kina utviklet en måte å isolere fast karbonstøv fra gassformig karbondioksid med, med potensial for å også skille ut oksygengass ved samme metode. Deres arbeid vises 9. august i Joule, en ny tverrfaglig energidagbok fra Cell Press.

Konvertering av karbondioksidutslipp til andre karbonholdige forbindelser er ønskelig på grunn av karbondioksidets bidrag til drivhuseffekten og global oppvarming. Eksempler spenner fra naturlige prosesser, for eksempel planter som setter CO2 i oksygen og sukker, til menneskeskapte stoffer, som for eksempel injeksjon av karbondioksid i bergformasjoner for å bli fanget som karbonatmineraler.

"Problemet med de fleste fysiske og kjemiske veier for CO 2 -fiksering er at deres produkter er gasser og væsker som trenger å være ytterligere flytende eller komprimert, og det fører uunngåelig til ytterligere energiforbruk og enda mer CO 2 -utslipp, sier seniorforfatter Haoshen Zhou av Japans nasjonale institutt for avansert industriell vitenskap og teknologi og Kinas Nanjing universitet. "I stedet demonstrerer vi en elektrokjemisk strategi for CO 2- fiksering som gir solide karbonprodukter, samt et litium-CO 2- batteri som kan gi den energien som er nødvendig for den prosessen."

Forskerne oppdaget karbonfikseringsstrategien da de prøvde å lade opp en litium-CO 2- batteriprototype. I stedet for fullstendig regenererende litiumioner og CO 2 fra litiumkarbonatet og karbon produsert under batterilading, som ville ha funnet sted med et reversibelt Li-CO 2- batteri, dekomponerte litiumkarbonatet, noe som ga ekstra karbon, så vel som oksygen som var ikke isolert på grunn av rask reaksjon med batterielektrolytten. Vanligvis oppstår denne typen oppbygging fysisk nedbrytning og redusert funksjonell levetid for et batteri, men i stedet gir avsetningen av fast karbon en egen fordel, og peker på en lovende tilnærming til å fikse karbon i en stabil og lett å avhende form.

"Det som er imponerende om dette arbeidet er muligheten til å konvertere en tredjedel av CO 2 -arten til karbon med høy teoretisk energieffektivitet over 70%, sier Joule vitenskapelig redaktør Rahul Malik. "Batterilagring er en uforutsigbar, men spennende måte å se på karbonfiksering."

Siden generering av karbonfaststoffer både innser karbonfiksering reduserer batteriets ytelse, var forskerne ikke i stand til samtidig å tilfredsstille begge målene innenfor en enkelt enhet. Men ved å inkorporere en liten mengde rutheniummetall i deres design som katalysator, kunne de unngå omfattende karbonavsetning og forårsake bedre reversibilitet, og omdanne deres karbonfikseringsapparat til et fungerende Li-CO 2- batteri.

En gjenværende utfordring for både karbonfiksering og batteriprestasjon er å flytte fra ren CO 2 til omgivende luft, et hopp som potensielt vil tillate å behandle atmosfærisk CO 2 i første omgang og vil gå videre mot det teoretisk kraftige, men ikke-stabilt litium -air batteriteknologi i andre tilfelle. Fikseringsteknikken kan også tilpasses for å skrubbe andre skadelige eller forurensende gasser som karbonmonoksid, svoveldioksid, nitrogenoksid og nitrogenoksid fra atmosfæren, sier Zhou.

Se fremover, forskerne er også opptatt av deres systems potensial til å kanskje føre til en vei for å omdanne karbondioksid til ren karbon og oksygen. "Å oppnå frigjøring av oksygengass ved lading, kombinert med akkumulering av fast karbon, ville innse en elektrokjemisk karbondioksydfikseringsstrategi analog med fotosyntese, " sier Zhou.

menu
menu