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Le dióxido de carbono (CO2) jach jump'éel ba'al jach k'a'anan uti'al u kuxtal way yóok'ol kaabe' yéetel jump'éel gas ku yáantik u k'íintal yóok'ol kaab. Bejla'e', le cientifico'obo' táan u xak'altiko'ob le dióxido de carbono bey jump'éel nu'ukulo'ob prometedor uti'al u beeta'al combustibles renovables, yáanal carbono yéetel yik'áalil químicos u ka'anal tojol.
Le talamilo'ob uti'al le investigadores jach u identificar maneras eficientes yéetel rentables u sutk'esiko'ob le dióxido carbono ti' intermedios carbono ka'anal calidad bey monóxido carbono, metanol wa ácido fórmico.
Junmúuch' investigación jo'olbesa'an tumen KK Neuerlin ti' le Laboratorio Nacional ti' Energía Renovable (NREL) yéetel colaboradores ti' le Laboratorio Nacional u Argonne yéetel le Laboratorio Nacional u Oak Ridge ts'o'ok u Kaxa'antbil jump'éel solución prometedora ti' le talamilo'. Le nu'ukulil tu beetaj jump'éel bix u sutk'esiko'ob uti'al u beetik ácido fórmico ti' dióxido de carbono utilizando electricidad renovable yéetel ka'anal eficiencia energética yéetel durabilidad.
Le xooko', ku k'aaba'tik "Arquitectura u montaje u electrodos u membrana escalable utia'al u yokol k'ujo'ob electroquímica eficiente ti' le dióxido carbono ti' ácido fórmico," bin publicado ti' le revista Nature Communications.
Le ácido fórmico jach jump'éel intermedio químico potencial yéetel juntúul amplia gama aplicaciones, especialmente bey yo'olal prima ti' le industrias químicas wa biológicas. Le ácido fórmico xan u sido identificado bey juntúul materia prima utia'al u biorefinación ti' combustible aviación Cho'.
Le electrólisis CO2 ku ts'áaik tumen resultado le reducción CO2 ti' intermedios químicos bey ácido fórmico wa moléculas bey etileno ken u aplica jump'éel potencial eléctrico ti' le célula electrolítica.
Le múuch' membrana-electrodo (MEA) ti' jump'éel electrolizador típicamente consiste ti' jump'éel membrana conductora u iones (membrana u intercambio catión wa aniones) entremezclada ichil ka'ap'éel electrodos consistiendo ti' jump'éel electrocatalizador yéetel juntúul polímero conductor u iones.
Utilizando le ma'alo'obtal le nu'ukulil ti' tecnologías células combustible yéetel electrólisis hidrógeno, estudiaron Jayp'éel configuraciones MEA ti' células electrolíticas utia'al u comparar le reducción electroquímica ti' CO2 ti' ácido fórmico.
Yóok'ol u análisis le fallas ti' jejeláas diseños, le nu'ukulil tu kaxtaj u explotar le limitaciones le conjuntos materiales existentes, particularmente le si'ipil rechazo iones ti' le membranas intercambio aniones actuales, ka simplificar le diseño global ti' le yaan.
Invención tumen KS Neierlin yéetel Leiming Hu ti' NREL bin jump'éel electrolizador MEA mejorado utilizando jump'éel túumben membrana intercambio cationes perforada. Le membrana perforada ku ts'aik jump'éel producción ácido fórmico consistente yéetel jach selectivo yéetel simplifica le diseño yo'osal u búukinta'al componentes off-the-shelf.
"Ya'ala'al máaxo'ob máano'ob le xooko' representan jump'éel k'eexpajal paradigma ti' le producción electroquímica ti' ácidos orgánicos bey le ácido fórmico," tu ya'alaj le coautor Neierlin. "Le ba'ax membrana perforada ku xu'ulsik u talamil le diseños anteriores yéetel xan je'el u páajtal u utilizado yo'osal u ma'alo'obkíinsiko'ob u eficiencia energética yéetel durabilidad uláak' dispositivos u yokol k'ujo'ob ti' dióxido carbono electroquímico."
Je'el bix je'el ba'alak avance científico, jach k'a'anan u na'ata'al u tojol yéetel u factibilidad económica. Meyaj ichil le departamentos, investigadores NREL Zhe Huang yéetel Tao Ling tu ts'áajo'ob jump'éel análisis tecnoeconómico identificando maneras u kaxta'al u yúuchul le paridad u tojol yéetel le procesos producción ácido fórmico industrial bejla'e' ken u tojol le electricidad renovable táan ti' wa yáanal 2.3 centavos tumen kilovatio-p'isib.
"Le nu'ukulil tu kaxtaj le k'iino'oba' ya'ala'al máaxo'ob máano'ob utilizando catalizadores comercialmente disponibles yéetel materiales membrana polímero, ka' jo'op' u crea jump'éel diseño MEA ku aprovecha le escalabilidad células combustible modernas yéetel páak'alo'obo' electrólisis hidrógeno," tu ya'alaj Neierlin.
"Ya'ala'al máaxo'ob máano'ob le investigación je'el wáantik sutk'esiko'ob dióxido carbono ti' combustibles yéetel yik'áalil químicos utilizando electricidad renovable yéetel hidrógeno, acelerando le transición ti' le escala-up yéetel le comercialización."
Le tecnologías u yokol k'ujo'ob electroquímicas le jump'éel elemento k'ajle' ti' le cha'ana' electrones ti' moléculas u NREL, ku centra ti' le hidrógeno renovable u láak' generación, cero combustibles, yik'áalil químicos yéetel materiales utia'al u procesos impulsados ​​eléctricamente.
"K cha'ana' táan u xak'altik bix je'el u meyajtik electricidad renovable uti'al u sutk'esiko'ob moléculas bey dióxido de carbono yéetel ja' ti' compuestos je'el u páajtal u meyaj bey fuentes energía", tu ya'alaj Randy Cortright, director ti' le estrategia transferencia electrones yéetel leti' wa precursores NREL utia'al u producción combustible. wa yik'áalil químicos.
"Le investigación u yokol k'ujo'ob electroquímica proporciona jump'éel avance ku páajtal utilizar ti' jump'éel gama procesos u yokol k'ujo'ob electroquímica, ka k pa'atik ya'ala'al máaxo'ob máano'ob asab prometedores ti' le múuch'."
Uláak' a'alajil t'aan: Leiming Hu et al., Arquitectura u montaje electrodo membrana escalable utia'al u yokol k'ujo'ob electroquímica eficiente ti' CO2 ti' ácido fórmico, Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-43409-6
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