煤炭不僅是萊茵河地區發電的重要燃料。 化學工業也使用煤來生產重要的必需化合物。 但一旦煤炭被淘汰，這些材料將需要來自其他可再生資源。 其中之一是一氧化碳，也稱為 CO，它是形成乙酸和各種聚合物所必需的。
二氧化碳向一氧化碳的電化學轉化
為此，Forschungszentrum Jülich 的研究人員正在開發環保且基於可再生能源的技術。 溫室氣體二氧化碳2 它被電化學轉化為一氧化碳，用作燃料。 現在克服了一個主要障礙，研究人員已經為大規模應用創建了一個可擴展的電池組。
該研究是 iNEW 結構轉型項目的一個組成部分，該項目旨在使用基於可再生能源的流程來促進萊茵河地區的就業增長和就業保留。
“該行業通常在當地大規模生產二氧化碳。 它很難運輸，因為它是一種有毒且高度易燃的氣體，”Jülich 能源與氣候研究中心 (IEK-9) 的研究生 Maximilian Quentmeier 解釋說。 通常，這種氣體是在氧氣供應不足的情況下燃燒煤炭產生的。
但隨著煤炭逐漸被淘汰，將需要新的程序來替代它。 未來，CO 將繼續作為一種重要的化學物質發揮作用。 除其他外，聚碳酸酯和聚氨酯的生產必不可少，例如，它們可用於生產絕緣板和眼鏡鏡片。
CO Maximilian Quentmeier 與老闆 Bernhard Schmid2他正在研究一種稱為“to-CO 電解”的程序。 該方法使用一種稱為氣體擴散電極的裝置，該裝置的正面有一個靠近液體或固體電解質的多孔電極，背面裝有 CO2。 電極連接兩種環境和電流，從而形成“綠色”一氧化碳 CO。
可能對氣候造成破壞
這種方法不僅有利於化學工業，而且有助於保護環境。 “如果由可再生能源提供動力，二氧化碳電解廠將以氣候中和的方式運行。 如果直接從環境中獲取二氧化碳，例如通過空氣收集或沼氣生產，它甚至可以實現氣候中和，”Bernhard Schmid 補充道。
一般而言，方法大氣 CO2 可以主動降低其濃度。 根據 Bernhard Schmid 的說法，未來的可再生塑料理論上將像木材一樣充當碳匯。
Quentmeier 和 Schmid 已經達到了商業化道路上的一個重要里程碑。 通過多次修改和更換零件，他們能夠將單體電池變成批量式電解槽，並在一系列性能測試中對其進行測試。 該研究結果最近發表在 ACS 可持續化學工程雜誌上。
細胞緊密地堆疊在一起。 生產單個大電池比生產一批小電池更昂貴。 “從單元格創建堆棧時需要考慮幾個因素。 例如，氣體反應池有幾個在實驗室環境中通常不支持的腔室。 堆疊的電池必須承受壓縮應力，同時保持可滲透性，”Maximilian Quentmeier 解釋道。
Jülich 研究人員在實際工藝條件假設下優化了電流收集器和氣體流場的設計。 電解質腔在結構上由固體流支撐，固體流穿過由離子導電合成樹脂組成的聚合物電解質，而不是傳統的液體電解質。
由於創新的陽極設計，研究人員還完全消除了膜和陽極之間的電解質室。 連接兩個電池的雙極板作為電池堆的陰極和陽極，即附近電池的正極和負極。
該堆棧使用未針對效率進行優化的模塊化組件，在當前實驗裝置中實現了 30% 的效率。 研究所所長 Prof. 呂迪格-A。 Eichel 說：“對於這種已經在 100°C 以下工作的工藝來說，這是一個非常有希望的結果。
“與高溫共電解等設備相比，該工廠的結構非常簡單，可生產純 COXNUMX 而不是合成氣，使其更易於處理許多應用。 因此，萊茵河地區的工業企業可以通過分散平台化學二氧化碳來節省運輸成本。” 據艾歇爾說。 電池堆現在將進行進一步的研究和效率改進，以達到完全準備好進行大規模生產的程度。
資料來源：techxplore.com/news – Forschungszentrum Juelich
Günceleme: 18/03/2023 22:54