Kalay-nikel katalizörü benzetilmiş baca gazından yakıt gazı elde etti
Karbondioksit yakalama ile elektrolizi birleştiren laboratuvar sistemi, benzetilmiş baca gazından yaklaşık beş günde 1.500 litre yakıt gazı elde etti. Küçük kalay-nikel kümeleri, istenmeyen çok karbonlu yan ürünleri sınırladı. Hakemli çalışmada metan, karbonmonoksit ve hidrojen karışımı elde edildi. Saf karbondioksitle ölçülen başarım değerleri ise farklı deney koşullarına ait; gerçek fabrika gazıyla çalışma ve giderler henüz değerlendirilmiş değil.
Bilim··Sabah
Yakalanan karbondioksit doğrudan elektrolize girdi
Çin ve Kanada’daki araştırmacılar, seyreltik karbondioksiti yakıt gazına dönüştürmek için karbon yakalayan bir çözeltiyi elektroliz hücresiyle birleştirdi. Kalay-nikel katalizörü, bakır kullanan birçok sistemde ayırmayı güçleştiren çok karbonlu ürünleri sınırladı. Benzetilmiş baca gazıyla yapılan kontrollü deneyde yaklaşık beş günde 1.500 litre sentez gazı toplandı. Ürün, metanla birlikte karbonmonoksit ve hidrojen içeriyordu.[1], [2]
Benzetilmiş gazın yüzde 15’i karbondioksit, yüzde 81’i azot ve yüzde 4’ü oksijendi. Potasyum karbonat çözeltisi karbondioksiti tutarak doğrudan elektrolize verilen bikarbonatça zengin sıvıyı oluşturdu. Böylece yakalama ve dönüştürme aşamaları, hücreye ayrı bir saflaştırılmış karbondioksit akışı sağlanmadan bağlandı. Gaz toplanırken kalan karbondioksit yeniden tutuldu. Elektrik kullanan hücre bu sıvıdaki karbonu gaz ürünlerine dönüştürdü.[1], [2]
Küçük metal kümeleri metan oluşumunu kolaylaştırdı
Katalizör geliştirilirken önce 33 yüzey modeli hesaplamalarla karşılaştırıldı, ardından deneylerle yapı iyileştirildi. Yaklaşık 0,7–0,8 nanometre büyüklüğündeki kalay-nikel kümeleri, nikel, azot ve karbon içeren bir taşıyıcıya yerleştirildi. Çalışma sırasında yapılan senkrotron X ışını ölçümleri atom düzenini inceledi. Hesaplamalar, kümelerin karbon içeren bir ara ürünle etkileşimini değiştirerek metan oluşumu için gerekli tepkime basamağını kolaylaştırdığına işaret etti.[1], [2]
Saf karbondioksitle yapılan deneylerde iki başarım ölçüsü ayrı koşullarda elde edildi. Küçük, iki bölmeli hücrede elektrik yükünün yaklaşık yüzde 81’i metan üretiminde kullanıldı. Farklı bir akış hücresi deneyinde metana ait kısmi akım yoğunluğu santimetrekare başına 1.024 miliampere ulaştı; o çalışma noktasında seçicilik yüzde 50’ydi. Dolayısıyla en yüksek verim ve en yüksek akım, aynı deney koşulunun sonucu değildi.[1], [2]
Uzun deneylerde farklı gaz karışımları kullanıldı
Saf karbondioksit kullanılan dayanıklılık deneyi 600 saati aştı; metan seçiciliği yüzde 72–75 arasında kaldı. Beş günlük benzetilmiş baca gazı gösteriminde ise etkin alanı 100 santimetrekare olan daha büyük bir hücre kullanıldı. Toplanan gazda hacimce metan ve hidrojen yaklaşık üçer pay, karbonmonoksit dört paydı. Karışımın en büyük bileşeni karbonmonoksitti; toplanan hacmin tamamı metan üretimi anlamına gelmiyordu.[1], [2]
Deneyler katalizör tasarımını sıvının hücrede dağıtılması ve gazın toplanmasıyla birleştirdi; 240 santimetrekarelik akış hücresinde de ölçümler yapıldı. Benzetilmiş gazda toz, kükürt oksitleri veya azot oksitleri bulunmuyordu. Sistemin sanayideki başarımını ve salınım azaltımını belirlemek için gerçek fabrika gazıyla çalışma, kullanılan elektriğin bütünüyle değerlendirilmesi ve giderlerin hesaplanması gerekiyor. Gerçek fabrika gazıyla saha gösterimi henüz yapılmadı.[1], [2]
