Diolch am ymweld â Nature.com. Mae gan y fersiwn o borwr rydych chi'n ei ddefnyddio gefnogaeth CSS gyfyngedig. I gael y canlyniadau gorau, rydym yn argymell defnyddio fersiwn newydd o'ch porwr (neu ddiffodd y modd cydnawsedd yn Internet Explorer). Yn y cyfamser, er mwyn sicrhau cefnogaeth barhaus, rydym yn dangos y wefan heb steilio na JavaScript.
Nawr, wrth ysgrifennu yn y cyfnodolyn Joule, mae Ung Lee a'i gydweithwyr yn adrodd ar astudiaeth o blanhigyn peilot ar gyfer hydrogenu carbon deuocsid i gynhyrchu asid fformig (K. Kim et al., Joule https://doi.org/10.1016/j. Joule.2024.01 ). 003;2024). Mae'r astudiaeth hon yn dangos optimeiddio sawl elfen allweddol o'r broses weithgynhyrchu. Ar lefel yr adweithydd, gall ystyried priodweddau catalydd allweddol megis effeithlonrwydd catalytig, morffoleg, hydoddedd dŵr, sefydlogrwydd thermol, ac argaeledd adnoddau ar raddfa fawr helpu i wella perfformiad yr adweithydd wrth gadw meintiau'r deunydd crai gofynnol yn isel. Yma, defnyddiodd yr awduron gatalydd rwtheniwm (Ru) wedi'i gynnal ar fframwaith triasin bipyridyl-terephthalonitrile cofalent cymysg (a elwir yn Ru/bpyTNCTF). Fe wnaethant optimeiddio'r dewis o barau amin addas ar gyfer dal a throsi CO2 yn effeithlon, gan ddewis N-methylpyrrolidine (NMPI) fel yr amin adweithiol i ddal CO2 a hyrwyddo'r adwaith hydrogeniad i ffurfio format, ac N-bwtyl-N-imidazole (NBIM) i wasanaethu fel yr amin adweithiol. Ar ôl ynysu'r amin, gellir ynysu'r format ar gyfer cynhyrchu FA ymhellach trwy ffurfio traws-adduct. Yn ogystal, fe wnaethant wella amodau gweithredu'r adweithydd o ran tymheredd, pwysau a chymhareb H2/CO2 i wneud y mwyaf o drosi CO2. O ran dylunio prosesau, fe wnaethant ddatblygu dyfais sy'n cynnwys adweithydd gwely diferu a thair colofn distyllu parhaus. Caiff y bicarbonad gweddilliol ei ddistyllu yn y golofn gyntaf; caiff NBIM ei baratoi trwy ffurfio traws-adduct yn yr ail golofn; ceir y cynnyrch FA yn y drydedd golofn; Ystyriwyd y dewis o ddeunydd ar gyfer yr adweithydd a'r tŵr yn ofalus hefyd, gyda dur di-staen (SUS316L) wedi'i ddewis ar gyfer y rhan fwyaf o'r cydrannau, a deunydd masnachol wedi'i seilio ar sirconiwm (Zr702) wedi'i ddewis ar gyfer y trydydd tŵr i leihau cyrydiad yr adweithydd oherwydd ei wrthwynebiad i gyrydiad y cynulliad tanwydd, ac mae'r gost yn gymharol isel.
Ar ôl optimeiddio'r broses gynhyrchu yn ofalus—dewis y deunydd crai delfrydol, dylunio adweithydd gwely diferu a thair colofn distyllu parhaus, dewis deunyddiau'n ofalus ar gyfer corff y golofn a'r pacio mewnol i leihau cyrydiad, a mireinio amodau gweithredu'r adweithydd—mae'r awduron yn dangos bod gwaith peilot gyda chynhwysedd dyddiol o 10 kg o gydosod tanwydd wedi'i adeiladu sy'n gallu cynnal gweithrediad sefydlog am fwy na 100 awr. Trwy ddadansoddiad dichonoldeb a chylch bywyd gofalus, gostyngodd y gwaith peilot gostau 37% a photensial cynhesu byd-eang 42% o'i gymharu â phrosesau cynhyrchu cydosod tanwydd traddodiadol. Yn ogystal, mae effeithlonrwydd cyffredinol y broses yn cyrraedd 21%, ac mae ei effeithlonrwydd ynni yn gymharol â cherbydau celloedd tanwydd sy'n cael eu pweru gan hydrogen.
Qiao, M. Cynhyrchiad peilot asid fformig o garbon deuocsid hydrogenedig. Nature Chemical Engineering 1, 205 (2024). https://doi.org/10.1038/s44286-024-00044-2