Nytt tilsetningsstoff hjelper forskere mer selektivt å konvertere CO2 til multikarbonbrensel

Creative Commons - Å dele det man skaper (Juni 2019).

Anonim

Kjemikere har funnet ut en ny og mer effektiv måte å skape karbonbaserte drivstoff fra karbondioksid (CO2) på. I kjemiske reaksjoner som er utført i laboratoriet, har et Caltech-team identifisert et nytt tilsetningsstoff som hjelper selektivt å konvertere CO2 til brensel som inneholder flere karbonatomer, et skritt mot å til slutt lage fornybare flytende brensel som ikke er avledet av kull eller olje.

Resultatene var ganske sjokkerende, sier Jonas Peters, Bren professor i kjemi ved Caltech og direktør for Resnick Sustainability Institute, som i fellesskap ledet forskningen i samarbeid med Theodor Agapie, professor i kjemi ved Caltech. "Vanligvis i disse typer reaksjoner med CO2 ser du mange biprodukter som metan og hydrogen. I dette tilfellet var reaksjonen svært selektiv for de mer ønskelige drivstoffene som inneholder flere karboner som etylen, etanol og propanol. Vi så en 80 prosent konvertering til disse multi-carbon drivstoffprodukter, med bare 20 prosent eller så går inn i hydrogen og metan. "

Brensel med flere karbonatomer er mer ønskelige fordi de pleier å være flytende og flytende brensel lagrer mer energi per volum enn gassformige. For eksempel lagrer propanol, som er flytende og inneholder tre karbonatomer, mer energi enn metan, som er en gass og bare har ett karbonatom.

Målet med kjemikere som Peters, Agapie, og deres kolleger som arbeider ved Joint Center for Artificial Photosynthesis (JCAP), er en Energy Department of Energy (DOE) Energy Innovation Hub, som kunstig skal skape flervoksende flytende transportbrensel ved å bruke den allment tilgjengelige ingredienser av sollys, vann og CO2. Den nye forskningen, publisert 21. juli i ACS Central Science, og finansiert av JCAP, er et skritt mot det målet.

Studienes forskning ble utført av Caltech postdoktorale Ruud Kortlever og Hsiang-Yun Chen og tidligere postdoc Zhiji Han.

For å finne den ideelle kombinasjonen for å lage flerkullbrensel, eksperimenterte teamet med en blanding av forskjellige kjemikalier i laboratoriet. De brukte en vandig løsning og en kobberelektrode, som fungerte som både katalysator og energikilde i stedet for solen. Gruppen tilsatte CO2 til løsningen, så vel som en klasse med organiske molekyler kalt N-substituerte arylpyridiniumer, som dannet et meget tynt innskudd på elektroden. Denne filmen, av grunner som ikke er forstått ennå, dramatisk forbedret brenselfremstillingsreaksjonen, selektivt produserer de ønskelige kjemikalier etanol, etylen og propanol.

"Det er lett å lage hydrogen under disse forholdene, så vi ser vanligvis mye av det, " sier Agapie. "Men vi vil disfavor hydrogenproduksjonen og favorisere flytende brensel med høyt energi tetthet med karbon-karbon-bindinger, noe som er akkurat det vi får i våre eksperimenter."

Et neste skritt er å finne ut hvordan additivene forbedrer reaksjonen. Forskerne planlegger også å teste lignende additiver for å se om de kan forbedre selektiviteten for de ønskede drivstoffene ytterligere. Til slutt kan denne informasjonen medføre at alternative brennstoffer skaffes effektivt fra sollys, CO2 og vann i stedet for olje.

"Naturen har lagret solenergi i form av olje over en lang periode med jordhistorie via en prosess som tar millioner av år, " sier Peters. "Kjemister vil gjerne finne ut hvordan man gjør dette mye raskere."

menu
menu