Language
Country/Area
No result found
Chất xúc tác bí ẩn: Tại sao đồng có thể tạo ra nhiều hợp chất cacbon, còn kẽm thì không?
Trong bối cảnh thảo luận ngày nay về phát triển năng lượng bền vững, việc giảm lượng khí carbon dioxide (CO2RR) bằng phương pháp điện hóa ngày càng nhận được sự chú ý. Công nghệ này không chỉ chuyển đổi carbon dioxide thành nhiều loại hóa chất mà còn giúp giảm lượng khí thải nhà kính. Tuy nhiên, trong số nhiều chất xúc tác, tại sao đồng có thể tạo ra các hợp chất cacbon khác nhau một cách hiệu quả, trong khi kẽm lại không thể làm được điều đó?
Bất kỳ tiến bộ công nghệ nào cũng không thể tách rời khỏi việc lựa chọn và ứng dụng chất xúc tác. Sự khác nhau về chất xúc tác sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất phản ứng và loại sản phẩm thu được.
CO2RR sử dụng năng lượng điện để chuyển hóa carbon dioxide thành các hóa chất có tính khử cao hơn bao gồm axit formic (HCOO-), carbon monoxide (CO), metan (CH4), ethylene (C2H4) và ethanol (C2H5OH). Những thách thức kỹ thuật đối với quy trình này bao gồm chi phí điện cao và thực tế là carbon dioxide thường chứa các tạp chất cần phải được tinh chế trước khi khử. Các thí nghiệm giảm CO2 đầu tiên vào thế kỷ 19 đã sử dụng kẽm làm cực âm để khử carbon dioxide thành carbon monoxide, và nghiên cứu tiếp theo đã tăng lên đáng kể vào những năm 1980, đặc biệt là sau lệnh cấm vận dầu mỏ vào những năm 1970.
Hiện nay, nhiều công ty đang phát triển công nghệ điện hóa khử carbon dioxide, bao gồm Siemens, Dioxide Materials, Twelve và GIGKarasek. Mặc dù chưa có máy điện phân ở nhiệt độ phòng nào có thể thương mại hóa nhưng máy điện phân oxit rắn ở nhiệt độ cao (SOEC) đã được nhiều công ty đưa ra thị trường và đạt được thành công trong quá trình khử CO2 của carbon monoxide.
Khả năng thương mại của máy điện phân oxit rắn ở nhiệt độ cao đã chứng minh khả năng sản xuất 6-8 kWh trên một mét khối CO với độ tinh khiết 99,999%.
Trong quá trình khử điện hóa CO2, vai trò của chất xúc tác là rất quan trọng. Mặc dù nhiều chất xúc tác kim loại không cho kết quả lý tưởng trong việc xúc tác quá trình khử cacbon dioxit, nhưng hầu hết đều thích thúc đẩy quá trình tạo ra hydro. Chất xúc tác có thể được chia thành các loại khác nhau dựa trên sản phẩm. Chúng bao gồm các chất xúc tác chọn lọc như thiếc hoặc bismuth thúc đẩy sản xuất axit formic, bạc hoặc vàng tập trung vào sản xuất carbon monoxide và chất xúc tác đồng có thể tạo ra nhiều loại. các sản phẩm khử như metan, ethylene và ethanol.
Chất xúc tác đồng đặc biệt ở khả năng tạo ra các hợp chất đa cacbon từ carbon dioxide, bao gồm ethylene, ethanol và các sản phẩm bậc cao khác.
Tuy nhiên, mặc dù chất xúc tác kẽm hoạt động tốt trong các thí nghiệm ban đầu nhưng việc ứng dụng nó dần bị hạn chế bởi sự tiến bộ của khoa học và sự phát triển của công nghệ. Nguyên nhân cơ bản là kẽm dễ xảy ra phản ứng phụ trong quá trình khử dẫn đến độ chọn lọc sản phẩm thấp. Đồng thời, kẽm không có khả năng tạo thành phức hợp cacbonat kim loại tương tự như đồng, điều này làm suy yếu đáng kể tiềm năng của nó trong việc xúc tác hiệu quả các hợp chất nhiều cacbon.
Để hiểu rõ hơn về hiện tượng này, chúng ta có thể lưu ý rằng trong quá trình CO2RR, độ chọn lọc và hiệu suất của chất xúc tác thường bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, bao gồm hiệu suất của chất xúc tác, thành phần chất điện phân và các điều kiện của chất điện phân. quá trình phản ứng. Các nhà nghiên cứu đang nỗ lực tối ưu hóa các yếu tố này, nâng cao hiệu quả tổng thể của việc giảm CO2 và tìm ra chất xúc tác mới thay thế kẽm nhằm tăng độ đậm đà của sản phẩm.
Trong lĩnh vực nghiên cứu khoa học không ngừng phát triển này, sự đổi mới chất xúc tác và đột phá công nghệ sẽ ảnh hưởng lớn đến việc sản xuất bền vững các loại hóa chất khác nhau, từ đó thúc đẩy hiện thực hóa kép giữa lợi ích kinh tế và bảo vệ môi trường.
Không thể phủ nhận tiềm năng xúc tác của đồng mang đến cho chúng ta một tương lai tươi sáng trong quá trình khám phá khả năng chuyển hóa CO2. Tuy nhiên, bằng nghiên cứu chuyên sâu về tính chọn lọc của chất xúc tác, liệu chúng ta có thể vén màn bí ẩn về nhiều chất xúc tác hơn và để The re-. sự xuất hiện của các kim loại như kẽm mà ban đầu không thể tham gia?
