Cara yang lebih cepat dan lebih cepat untuk mengurangi jejak karbon kita: tembaga-indium oksida

Versi loop kimiawi dari reaksi balik perpindahan gas-air (RWGS-CL) dapat membantu mengubah CO2 menjadi CO pada suhu yang jauh lebih rendah tanpa produk samping yang tidak diinginkan, yang memungkinkan pemisahan gas secara sederhana. Kredit: Yasushi Sekine dari Universitas Waseda

Para ilmuwan mencatat rekor tingkat konversi tertinggi karbon dioksida pada suhu rendah dengan oksida tembaga yang dimodifikasi, yang berarti bahan bakar elektronik yang berkelanjutan.

Dengan perubahan iklim yang semakin buruk, ada kebutuhan yang semakin besar akan teknologi yang dapat menangkap dan menggunakan CO di atmosfer2 (karbon dioksida) dan mengurangi jejak karbon kita. Di bidang energi terbarukan, CO2Bahan bakar elektronik berbasis produk telah muncul sebagai teknologi yang menjanjikan yang mencoba mengubah CO di atmosfer2 dalam bahan bakar bersih. Proses tersebut melibatkan produksi gas sintetis atau syngas (campuran hidrogen dan karbon monoksida (CO)). Dengan bantuan reaksi perubahan gas-air terbalik (RWGS), CO2 itu dipecah menjadi CO yang dibutuhkan untuk syngas. Meskipun menjanjikan efisiensi konversinya, reaksi RWGS membutuhkan suhu yang sangat tinggi (> 700 ° C) untuk melanjutkan, sekaligus menghasilkan produk sampingan yang tidak diinginkan.

Untuk mengatasi masalah ini, para ilmuwan mengembangkan versi loop kimia yang dimodifikasi dari reaksi RWGS yang mengubah CO2 menjadi CO dalam metode dua langkah. Pertama, oksida logam, yang digunakan sebagai bahan penyimpan oksigen, direduksi oleh hidrogen. Selanjutnya dioksidasi lagi dengan CO2, yang menghasilkan CO. Metode ini tidak mengandung produk samping yang tidak diinginkan, memfasilitasi pemisahan gas dan dapat dibuat layak pada suhu yang lebih rendah tergantung pada oksida yang dipilih. Akibatnya, para ilmuwan telah mencari bahan oksida yang menunjukkan tingkat reduksi oksidasi yang tinggi tanpa memerlukan suhu tinggi.

Dalam studi terbaru yang diterbitkan di CIlmu darah, ilmuwan di Universitas Waseda dan ENEOS Corporation di Jepang telah mengungkapkan bahwa oksida tembaga baru yang dimodifikasi dengan tembaga (Cu-In2HAI3) menunjukkan rekor CO2 tingkat konversi 10 mmolh-1g-1 pada suhu yang relatif sederhana (400-500 ° C), menjadikannya salah satu tempat pertama di antara bahan penyimpanan oksigen yang dibutuhkan untuk CO pada suhu rendah2 konversi. Untuk lebih memahami perilaku ini, tim menyelidiki sifat struktural oksida Cu-In bersama dengan kinetika yang terlibat dalam reaksi RWGS loop kimia.

Cara yang lebih keren untuk mengurangi jejak karbon kita

Tingkat konversi CO2 yang tinggi pada suhu yang relatif rendah dalam versi RWGS loop kimia yang dimodifikasi yang menggunakan oksida tembaga-indium baru. Kredit: Universitas Waseda

Para ilmuwan melakukan analisis sinar-X dan menemukan bahwa sampel awalnya mengandung bahan utama, Cu2Di2HAI5, yang pertama kali direduksi oleh hidrogen untuk membentuk Cu-In paduan dan indium oksida (In2HAI3) dan kemudian dioksidasi oleh CO2 untuk menghasilkan Cu-In2HAI3 dan data sinar-X CO mengungkapkan bahwa mereka mengalami oksidasi dan reduksi selama reaksi, memberikan petunjuk kunci bagi para ilmuwan. “Pengukuran sinar-X memperjelas bahwa reaksi loop kimia RWGS didasarkan pada reduksi dan oksidasi indium yang mengarah ke pembentukan dan oksidasi paduan Cu-In,” jelas Profesor Yasushi Sekine. dari Universitas Waseda, belajar.

Investigasi kinetik memberikan wawasan baru tentang reaksi. Langkah reduksi menunjukkan bahwa Cu bertanggung jawab atas reduksi oksida indium pada suhu rendah, sedangkan langkah oksidasi menunjukkan bahwa permukaan paduan Cu-In mempertahankan keadaan yang sangat tereduksi sedangkan volumenya yang besar teroksidasi. Ini memungkinkan oksidasi terjadi dua kali lebih cepat dari oksida lainnya. Tim mengaitkan perilaku oksidasi yang aneh ini dengan migrasi cepat ion oksigen bermuatan negatif dari permukaan paduan Cu-In ke volumenya, yang membantu oksidasi massa preferensial.

Hasilnya membuat para ilmuwan bersemangat tentang prospek tembaga-indium oksida di masa depan. “Mengingat keadaan emisi karbon dan pemanasan global saat ini, proses konversi karbon dioksida kinerja tinggi sangat diinginkan. Meskipun reaksi RWGS loop kimia bekerja dengan baik dengan banyak bahan. “oksida, novel Cu-In-oksida kami di sini menunjukkan kinerja yang sangat unggul dibandingkan salah satunya. Kami berharap ini akan berkontribusi secara signifikan untuk mengurangi jejak karbon kami dan mendorong umat manusia menuju masa depan yang lebih berkelanjutan,” tutup Sekine .

Referensi: “Migrasi cepat ion oksigen curah Cu-In-oksida dan penggunaannya untuk mendapatkan CO yang efisien2 konversi ke suhu yang lebih rendah ”oleh Jun-Ichiro Makiura, Takuma Higo, Yutaro Kurosawa, Kota Murakami, Shuhei Ogo, Hideaki Tsuneki, Yasushi Hashimoto, Yasushi Satob dan Yasushi Sekine, 23 Desember 2020, Ilmu Kimia.
DOI: 10.1039 / d0sc05340f

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

“Doodle Ringan” Nyata dalam Waktu Nyata

Para peneliti di Tokyo Metropolitan University telah merancang dan menerapkan algoritme yang disederhanakan untuk mengubah garis yang digambar secara bebas menjadi hologram pada CPU...

Teleskop Webb NASA menyertakan tabir surya seukuran lapangan tenis untuk perjalanan jutaan kilometer

Kedua wajah tabir surya James Webb Space Telescope dinaikkan secara vertikal untuk mempersiapkan pelipatan lapisan tabir surya. Kredit: NASA / Chris Gunn Insinyur bekerja...

Mineralogi Hangat Global Mengelola Pusat Perlindungan Kehidupan Batin

Tim lapangan DeMMO dari kiri ke kanan: Lily Momper, Brittany Kruger, dan Caitlin Casar mengambil sampel air yang meledak dari toilet DeMMO. Pendanaan:...

Genom manusia modern tertua, direkonstruksi menggunakan DNA tengkorak berusia 45 tahun

Tengkorak dari Gua Zlatyk dekat Praha ini adalah milik orang modern paling awal yang diketahui di Eropa. Penulis: Marek Jantach Tengkorak fosil seorang wanita...

Peralihan rahasia yang luar biasa terbuka yang dapat merevolusi pengobatan serangan jantung

Para peneliti di Victor Chang Institute for Heart Research di Sydney telah menemukan gen baru yang penting yang kami harap dapat membantu jantung manusia...

Newsletter

Subscribe to stay updated.