Mae ffatrïoedd sment fel yr un a ddangosir yma yn ffynhonnell bwysig o garbon deuocsid sy'n cynhesu'r hinsawdd. Ond gellir trosi rhai o'r llygryddion hyn yn fath newydd o danwydd. Gellir storio'r halen hwn yn ddiogel am ddegawdau neu fwy.
Dyma stori arall mewn cyfres sy'n edrych ar dechnolegau a chamau gweithredu newydd a all arafu newid hinsawdd, lleihau ei effeithiau, neu helpu cymunedau i ymdopi â byd sy'n newid yn gyflym.
Mae gweithgareddau sy'n rhyddhau carbon deuocsid (CO2), nwy tŷ gwydr cyffredin, yn cyfrannu at gynhesu atmosffer y Ddaear. Nid yw'r syniad o echdynnu CO2 o'r awyr a'i storio yn newydd. Ond mae'n anodd ei wneud, yn enwedig pan all pobl fforddio hynny. Mae system newydd yn datrys problem llygredd CO2 mewn ffordd ychydig yn wahanol. Mae'n trosi'r nwy sy'n cynhesu'r hinsawdd yn danwydd yn gemegol.
Ar Dachwedd 15, cyhoeddodd ymchwilwyr o Sefydliad Technoleg Massachusetts (MIT) yng Nghaergrawnt eu canlyniadau arloesol yn y cyfnodolyn Cell Reports Physical Science.
Mae eu system newydd wedi'i rhannu'n ddwy ran. Mae'r rhan gyntaf yn cynnwys trosi carbon deuocsid o'r awyr yn foleciwl o'r enw fformad i gynhyrchu tanwydd. Fel carbon deuocsid, mae fformad yn cynnwys un atom carbon a dau atom ocsigen, yn ogystal ag un atom hydrogen. Mae fformad hefyd yn cynnwys sawl elfen arall. Defnyddiodd yr astudiaeth newydd halen fformad, sy'n deillio o sodiwm neu botasiwm.
Mae'r rhan fwyaf o gelloedd tanwydd yn rhedeg ar hydrogen, nwy fflamadwy sydd angen piblinellau a thanciau dan bwysau i'w gludo. Fodd bynnag, gall celloedd tanwydd hefyd redeg ar fformad. Mae gan fformad gynnwys ynni sy'n gymharol â hydrogen, yn ôl Li Ju, gwyddonydd deunyddiau a arweiniodd ddatblygiad y system newydd. Mae gan fformad rai manteision dros hydrogen, nododd Li Ju. Mae'n fwy diogel ac nid oes angen storio dan bwysedd uchel.
Creodd ymchwilwyr yn MIT gell danwydd i brofi fformad, y maent yn ei gynhyrchu o garbon deuocsid. Yn gyntaf, fe wnaethant gymysgu'r halen â dŵr. Yna bwydwyd y cymysgedd i mewn i gell danwydd. Y tu mewn i'r gell danwydd, rhyddhaodd y fformad electronau mewn adwaith cemegol. Llifodd yr electronau hyn o electrod negatif y gell danwydd i'r electrod positif, gan gwblhau cylched drydanol. Roedd yr electronau llifo hyn—cerrynt trydanol—yn bresennol am 200 awr yn ystod yr arbrawf.
Mae Zhen Zhang, gwyddonydd deunyddiau sy'n gweithio gyda Li yn MIT, yn obeithiol y bydd ei dîm yn gallu graddio'r dechnoleg newydd o fewn degawd.
Defnyddiodd tîm ymchwil MIT ddull cemegol i drosi carbon deuocsid yn gynhwysyn allweddol ar gyfer cynhyrchu tanwydd. Yn gyntaf, fe wnaethant ei amlygu i doddiant alcalïaidd iawn. Dewisasant sodiwm hydrocsid (NaOH), a elwir yn gyffredin yn llew. Mae hyn yn sbarduno adwaith cemegol sy'n cynhyrchu bicarbonad sodiwm (NaHCO3), a elwir yn well fel soda pobi.
Yna fe wnaethon nhw droi’r pŵer ymlaen. Sbardunodd y cerrynt trydanol adwaith cemegol newydd a holltodd bob atom ocsigen yn y moleciwl soda pobi, gan adael sodiwm formate (NaCHO2) ar ôl. Trawsnewidiodd eu system bron yr holl garbon mewn CO2 — mwy na 96 y cant — yn yr halen hon.
Mae'r ynni sydd ei angen i gael gwared ar yr ocsigen yn cael ei storio yng nghwmnïau cemegol fformad. Nododd yr Athro Li y gall fformad storio'r ynni hwn am ddegawdau heb golli ynni potensial. Yna mae'n cynhyrchu trydan pan fydd yn mynd trwy gell danwydd. Os daw'r trydan a ddefnyddir i gynhyrchu fformad o bŵer solar, gwynt neu drydan dŵr, bydd y trydan a gynhyrchir gan y gell danwydd yn ffynhonnell ynni lân.
Er mwyn ehangu'r dechnoleg newydd, meddai Lee, “mae angen i ni ddod o hyd i adnoddau daearegol cyfoethog o lye.” Astudiodd fath o graig o'r enw basalt alcalïaidd (AL-kuh-lye buh-SALT). Pan gânt eu cymysgu â dŵr, mae'r creigiau hyn yn troi'n lye.
Mae Farzan Kazemifar yn beiriannydd ym Mhrifysgol Talaith San Jose yng Nghaliffornia. Mae ei ymchwil yn canolbwyntio ar storio carbon deuocsid mewn ffurfiannau halen tanddaearol. Mae tynnu carbon deuocsid o'r awyr wedi bod yn anodd erioed ac felly'n ddrud, meddai. Felly mae'n broffidiol trosi CO2 yn gynhyrchion defnyddiadwy fel fformad. Gall cost y cynnyrch wrthbwyso cost cynhyrchu.
Mae llawer o ymchwil wedi'i wneud i ddal carbon deuocsid o'r awyr. Er enghraifft, yn ddiweddar disgrifiodd tîm o wyddonwyr ym Mhrifysgol Lehigh ddull arall ar gyfer hidlo carbon deuocsid o'r awyr a'i drosi'n soda pobi. Mae grwpiau ymchwil eraill yn storio CO2 mewn creigiau arbennig, gan ei drosi'n garbon solet y gellir ei brosesu wedyn yn ethanol, tanwydd alcohol. Mae'r rhan fwyaf o'r prosiectau hyn ar raddfa fach ac nid ydynt wedi cael effaith sylweddol eto ar leihau lefelau uchel o garbon deuocsid yn yr awyr.
Mae'r ddelwedd hon yn dangos tŷ sy'n rhedeg ar garbon deuocsid. Mae'r ddyfais a ddangosir yma yn trosi carbon deuocsid (y moleciwlau yn y swigod coch a gwyn) yn halen o'r enw fformad (y swigod glas, coch, gwyn a du). Yna gellir defnyddio'r halen hwn mewn cell danwydd i gynhyrchu trydan.
Dywedodd Kazemifar mai ein hopsiwn gorau yw “torri allyriadau nwyon tŷ gwydr yn gyntaf.” Un ffordd o wneud hynny yw disodli tanwyddau ffosil â ffynonellau ynni adnewyddadwy fel gwynt neu solar. Mae hyn yn rhan o drawsnewidiad y mae gwyddonwyr yn ei alw’n “dadgarboneiddio.” Ond ychwanegodd y bydd atal newid hinsawdd yn gofyn am ddull amlochrog. Mae angen y dechnoleg newydd hon i ddal carbon mewn ardaloedd sy’n anodd eu dadgarboneiddio, meddai. Cymerwch felinau dur a ffatrïoedd sment, i enwi dau enghraifft.
Mae tîm MIT hefyd yn gweld manteision wrth gyfuno eu technoleg newydd â phŵer solar a gwynt. Mae batris traddodiadol wedi'u cynllunio i storio ynni am wythnosau ar y tro. Mae storio golau haul yr haf i'r gaeaf neu'n hirach yn gofyn am ddull gwahanol. “Gyda thanwydd fformad,” meddai Lee, nid ydych chi bellach wedi'ch cyfyngu hyd yn oed i storio tymhorol. “Gallai fod yn genhedlaethol.”
Efallai na fydd yn disgleirio fel aur, ond “Gallaf adael 200 tunnell… o formate i’m meibion ​​a’m merched,” meddai Lee, “fel etifeddiaeth.”
Alcalïaidd: Ansoddair sy'n disgrifio sylwedd cemegol sy'n ffurfio ïonau hydrocsid (OH-) mewn hydoddiant. Gelwir yr hydoddiannau hyn hefyd yn alcalïaidd (yn hytrach nag asidig) ac mae ganddynt pH sy'n fwy na 7.
Dyfrhaen: Ffurfiant craig sy'n gallu dal cronfeydd dŵr tanddaearol. Mae'r term hefyd yn berthnasol i fasnau tanddaearol.
Basalt: Craig folcanig ddu sydd fel arfer yn ddwys iawn (oni bai bod ffrwydrad folcanig wedi gadael pocedi mawr o nwy ynddi).
bond: (mewn cemeg) cysylltiad lled-barhaol rhwng atomau (neu grwpiau o atomau) mewn moleciwl. Fe'i ffurfir gan rymoedd deniadol rhwng yr atomau sy'n cymryd rhan. Unwaith y bydd bondiau wedi'u ffurfio, mae'r atomau'n gweithredu fel uned. I wahanu'r atomau cyfansoddol, rhaid cyflenwi ynni ar ffurf gwres neu ymbelydredd arall i'r moleciwlau.
Carbon: Elfen gemegol sy'n sail ffisegol i bob bywyd ar y Ddaear. Mae carbon yn bodoli'n rhydd ar ffurf graffit a diemwnt. Mae'n gydran bwysig o lo, calchfaen a petrolewm, ac mae'n gallu hunangysylltu'n gemegol i ffurfio amrywiaeth eang o foleciwlau o werth cemegol, biolegol a masnachol. (Mewn ymchwil hinsawdd) Defnyddir y term carbon weithiau bron yn gyfnewidiol â charbon deuocsid i gyfeirio at yr effaith bosibl y gallai gweithred, cynnyrch, polisi neu broses ei chael ar gynhesu hirdymor yr atmosffer.
Carbon deuocsid: (neu CO2) yw nwy di-liw, di-arogl a gynhyrchir gan bob anifail pan fydd yr ocsigen maen nhw'n ei anadlu yn adweithio â'r bwyd cyfoethog o garbon maen nhw'n ei fwyta. Mae carbon deuocsid hefyd yn cael ei ryddhau pan fydd mater organig, gan gynnwys tanwyddau ffosil fel olew neu nwy naturiol, yn cael ei losgi. Mae carbon deuocsid yn nwy tŷ gwydr sy'n dal gwres yn atmosffer y Ddaear. Mae planhigion yn trosi carbon deuocsid yn ocsigen trwy ffotosynthesis ac yn defnyddio'r broses hon i wneud eu bwyd eu hunain.
Sment: Rhwymwr a ddefnyddir i ddal dau ddeunydd at ei gilydd, gan achosi iddo galedu'n solid, neu lud trwchus a ddefnyddir i ddal dau ddeunydd at ei gilydd. (Adeiladu) Deunydd wedi'i falu'n fân a ddefnyddir i rwymo tywod neu graig wedi'i malu at ei gilydd i ffurfio concrit. Fel arfer, gwneir sment fel powdr. Ond unwaith y bydd yn gwlychu, mae'n troi'n slyri mwdlyd sy'n caledu pan fydd yn sychu.
Cemegyn: Sylwedd sy'n cynnwys dau neu fwy o atomau wedi'u cyfuno (wedi'u bondio) mewn cyfran a strwythur sefydlog. Er enghraifft, mae dŵr yn sylwedd cemegol sy'n cynnwys dau atom hydrogen wedi'u bondio i un atom ocsigen. Ei fformiwla gemegol yw H2O. Gellir defnyddio "cemegyn" hefyd fel ansoddair i ddisgrifio priodweddau sylwedd sy'n deillio o wahanol adweithiau rhwng gwahanol gyfansoddion.
Bond cemegol: Grym atyniad rhwng atomau sy'n ddigon cryf i beri i'r elfennau sydd wedi'u bondio weithredu fel uned. Mae rhai atyniadau'n wan, mae eraill yn gryf. Mae'n ymddangos bod pob bond yn cysylltu atomau trwy rannu (neu geisio rhannu) electronau.
Adwaith cemegol: Proses sy'n cynnwys aildrefnu moleciwlau neu strwythurau sylwedd yn hytrach na newid mewn ffurf ffisegol (e.e., o solid i nwy).
Cemeg: y gangen o wyddoniaeth sy'n astudio cyfansoddiad, strwythur, priodweddau a rhyngweithiadau sylweddau. Mae gwyddonwyr yn defnyddio'r wybodaeth hon i astudio sylweddau anghyfarwydd, i atgynhyrchu sylweddau defnyddiol mewn meintiau mawr, neu i ddylunio a chreu sylweddau defnyddiol newydd. (o gyfansoddion cemegol) Mae cemeg hefyd yn cyfeirio at fformiwla cyfansoddyn, y dull y caiff ei baratoi drwyddo, neu rai o'i briodweddau. Gelwir pobl sy'n gweithio yn y maes hwn yn gemegwyr. (yn y gwyddorau cymdeithasol) gallu pobl i gydweithredu, dod ymlaen, a mwynhau cwmni ei gilydd.
Newid hinsawdd: Newid sylweddol, hirdymor yn hinsawdd y Ddaear. Gall hyn ddigwydd yn naturiol neu o ganlyniad i weithgareddau dynol, gan gynnwys llosgi tanwyddau ffosil a chlirio coedwigoedd.
Dadgarboneiddio: yn cyfeirio at y newid bwriadol i ffwrdd o dechnolegau, gweithgareddau a ffynonellau ynni llygrol sy'n allyrru nwyon tŷ gwydr sy'n seiliedig ar garbon, fel carbon deuocsid a methan, i'r atmosffer. Y nod yw lleihau faint o nwyon carbon sy'n cyfrannu at newid hinsawdd.
Trydan: Llif gwefr drydanol, sydd fel arfer yn deillio o symudiad gronynnau â gwefr negatif o'r enw electronau.
Electron: gronyn â gwefr negyddol sydd fel arfer yn cylchdroi rhanbarth allanol atom; mae hefyd yn gludydd trydan mewn solidau.
Peiriannydd: Rhywun sy'n defnyddio gwyddoniaeth a mathemateg i ddatrys problemau. Pan gaiff ei ddefnyddio fel berf, mae'r gair peiriannydd yn cyfeirio at ddylunio dyfais, deunydd neu broses i ddatrys problem neu angen heb ei ddiwallu.
Ethanol: Alcohol, a elwir hefyd yn alcohol ethyl, sy'n sail i ddiodydd alcoholaidd fel cwrw, gwin a gwirodydd. Fe'i defnyddir hefyd fel toddydd a thanwydd (er enghraifft, yn aml yn cael ei gymysgu â gasoline).
Hidlydd: (n.) Rhywbeth sy'n caniatáu i rai deunyddiau basio ac eraill basio, yn dibynnu ar eu maint neu nodweddion eraill. (v.) Y broses o ddewis sylweddau penodol yn seiliedig ar briodweddau fel maint, dwysedd, gwefr, ac ati. (mewn ffiseg) Sgrin, plât, neu haen o sylwedd sy'n amsugno golau neu ymbelydredd arall neu'n atal rhai o'i gydrannau rhag pasio'n ddetholus.
Fformat: Term cyffredinol am halwynau neu esterau asid fformig, ffurf ocsidiedig o asid brasterog. (Mae ester yn gyfansoddyn sy'n seiliedig ar garbon a ffurfir trwy ddisodli atomau hydrogen rhai asidau â rhai mathau o grwpiau organig. Mae llawer o frasterau ac olewau hanfodol yn esterau naturiol o asidau brasterog.)
Tanwydd ffosil: Unrhyw danwydd, fel glo, petrolewm (olew crai), neu nwy naturiol, a ffurfiwyd dros filiynau o flynyddoedd y tu mewn i'r Ddaear o weddillion pydredig bacteria, planhigion neu anifeiliaid.
Tanwydd: Unrhyw sylwedd sy'n rhyddhau ynni trwy adwaith cemegol neu niwclear rheoledig. Mae tanwyddau ffosil (glo, nwy naturiol ac olew) yn danwyddau cyffredin sy'n rhyddhau ynni trwy adweithiau cemegol wrth eu gwresogi (fel arfer i'r pwynt o hylosgi).
Cell danwydd: Dyfais sy'n trosi ynni cemegol yn ynni trydanol. Y tanwydd mwyaf cyffredin yw hydrogen, a'r unig sgil-gynnyrch ohono yw anwedd dŵr.
Daeareg: Ansoddair sy'n disgrifio popeth sy'n gysylltiedig â strwythur ffisegol y Ddaear, ei deunyddiau, ei hanes, a'r prosesau sy'n digwydd arni. Gelwir pobl sy'n gweithio yn y maes hwn yn ddaearegwyr.
Cynhesu byd-eang: Cynnydd graddol yn nhymheredd cyffredinol atmosffer y Ddaear oherwydd effaith tŷ gwydr. Achosir yr effaith gan lefelau cynyddol o garbon deuocsid, clorofflworocarbonau, a nwyon eraill yn yr awyr, y mae llawer ohonynt yn cael eu hallyrru gan weithgareddau dynol.
Hydrogen: Yr elfen ysgafnaf yn y bydysawd. Fel nwy, mae'n ddi-liw, yn ddiarogl, ac yn hynod fflamadwy. Mae'n gydran o lawer o danwydd, brasterau, a'r cemegau sy'n ffurfio meinwe fyw. Mae'n cynnwys proton (y niwclews) ac electron yn ei orbitio.
Arloesi: (v. arloesi; adj. arloesi) Addasiad neu welliant i syniad, proses neu gynnyrch sy'n bodoli eisoes i'w wneud yn fwy newydd, yn fwy craff, yn fwy effeithlon, neu'n fwy defnyddiol.
Llye: Yr enw cyffredinol ar gyfer hydoddiant sodiwm hydrocsid (NaOH). Yn aml, caiff llye ei gymysgu ag olewau llysiau neu frasterau anifeiliaid a chynhwysion eraill i wneud sebon bar.
Gwyddonydd deunyddiau: Ymchwilydd sy'n astudio'r berthynas rhwng strwythur atomig a moleciwlaidd deunydd a'i briodweddau cyffredinol. Gall gwyddonwyr deunyddiau ddatblygu deunyddiau newydd neu ddadansoddi rhai sy'n bodoli eisoes. Gall dadansoddi priodweddau cyffredinol deunydd, fel dwysedd, cryfder a phwynt toddi, helpu peirianwyr ac ymchwilwyr eraill i ddewis y deunyddiau gorau ar gyfer cymwysiadau newydd.
Moleciwl: Grŵp o atomau niwtral yn drydanol sy'n cynrychioli'r swm lleiaf posibl o gyfansoddyn cemegol. Gall moleciwlau fod wedi'u gwneud o un math o atom neu wahanol fathau o atomau. Er enghraifft, mae'r ocsigen mewn aer wedi'i wneud o ddau atom ocsigen (O2), ac mae dŵr wedi'i wneud o ddau atom hydrogen ac un atom ocsigen (H2O).
Llygrydd: Sylwedd sy'n halogi rhywbeth, fel aer, dŵr, pobl, neu fwyd. Mae rhai llygryddion yn gemegau, fel plaladdwyr. Gall llygryddion eraill fod yn ymbelydredd, gan gynnwys gwres neu olau gormodol. Gellir ystyried hyd yn oed chwyn a rhywogaethau ymledol eraill yn fath o fio-baeddu.
Cryf: Ansoddair sy'n cyfeirio at rywbeth sy'n gryf neu'n bwerus iawn (fel germ, gwenwyn, meddyginiaeth, neu asid).
Adnewyddadwy: Ansoddair sy'n cyfeirio at adnodd y gellir ei ddisodli am gyfnod amhenodol (megis dŵr, planhigion gwyrdd, golau haul a gwynt). Mae hyn yn cyferbynnu ag adnoddau anadnewyddadwy, sydd â chyflenwad cyfyngedig a gellir eu disbyddu'n effeithiol. Mae adnoddau anadnewyddadwy yn cynnwys olew (a thanwydd ffosil eraill) neu elfennau a mwynau cymharol brin.