طراحی وب سایت حرفه ای

باتری مبتنی بر لیتیوم‌‌ می‌تواند از گازهای گلخانه‌ای قبل از اینکه به جو وارد شوند، استفاده کند.

نوع جدیدی از باتری که توسط محققان MIT ساخته شده است،‌‌ می‌تواند بخشی از دی اکسید کربن درنیروگاه‌ها را به کار گیرد. به جای تلاش برای تبدیل دی اکسید کربن به مواد شیمیایی مخصوص با استفاده از کاتالیزورهای فلزی، که در حال حاضر بسیار چالش برانگیز است، این باتری‌‌ می‌تواند به طور مداوم دی اکسید کربن را به یک کربنات معدنی جامد تبدیل کند و تخلیه شود.

با وجودی که در حال حاضر بر اساس تحقیقات اولیه و تجاری نشده، فرمول جدید باتری‌‌ می‌تواند راه های جدیدی را برای واکنش های تبدیل دی اکسید کربن الکتروشیمیایی ایجاد کند که در نهایت‌‌ می‌تواند باعث کاهش انتشار گاز گلخانه‌ای به جو شود.

باتری از فلز لیتیوم، کربن و الکترولیتی ساخته شده است که محققان آن را طراحی کرده اند. یافته‌ها امروزه در مجله جول، در یک مقاله توسط دستیار استاد مهندسی مکانیک Betar Gallant، دانشجوی دکتری Aliza Khurram، و postdoc Mingfu نوشته شده است.

در حال حاضر، نیروگاه های مجهز به سیستم ذخیره کربن به طور کلی تا 30 درصد از برق را تولید‌‌ می‌کنند که فقط برای جذب، انتشار و ذخیره سازی دی اکسید کربن تولید‌‌ می‌شود. محققان‌‌ می‌گویند هر چیزی که‌‌ می‌تواند هزینه فرآیند ضبط را کاهش دهد یا اینکه‌‌ می‌تواند از محصول نهایی که دارای ارزش است نتیجه بگیرد،‌‌ می‌تواند به طور چشمگیری اقتصاد این سیستم‌ها را تغییر دهد.

گالانت توضیح‌‌ می‌دهد که دی اکسید کربن بسیار واکنش پذیر نیست، بنابراین تلاش برای یافتن مسیرهای واکنش جدید مهم است. به طور کلی، تنها راه برای دریافت دی اکسید کربن برای فعالیت قابل توجه در شرایط الکتروشیمیایی، با ورودی های بزرگ انرژی به شکل ولتاژ بالا است که‌‌ می‌تواند فرایند گران و ناکارآمد باشد. در حالت ایده آل، گاز تحت واکنش هایی قرار‌‌ می‌گیرد که چیزی ارزشمند مانند یک ماده شیمیایی مفید یا یک سوخت تولید‌‌ می‌کنند. با این حال، تلاش در تبدیل الکتروشیمیایی، معمولا در آب، با استفاده از منابع انرژی بالا و انتخابی ضعیف از مواد شیمیایی تولید شده، را مانع‌‌ می‌شود.

گالانت و همکارانش که تخصصشان در مورد واکنش های الکتروشیمیایی غیر آبی (نه بر اساس آب) مانند آنهایی است که بر اساس باتری های لیتیوم هستند، بررسی کرد که آیا‌‌ می‌توان از واکنش شیمی دی اکسید کربن برای ساخت کربن استفاده کرد؟

این روش با انتشار دی اکسید کربن به فاز گاز برای ذخیره سازی درازمدت متفاوت است، همانطور که در حال حاضر در ذخیره و توزیع کربن استفاده‌‌ می‌شود. این زمینه به طور کلی به روش هایی برای جذب دی اکسید کربن از یک نیروگاه از طریق یک فرایند جذب شیمیایی و سپس ذخیره آن در سازند زیرزمینی یا تغییر شیمیایی آن به یک سوخت یا یک ماده شیمیایی استفاده‌‌ می‌شود.

در عوض، این تیم یک رویکرد جدید را ایجاد کرد که به طور بالقوه‌‌ می‌تواند در جریان زباله های نیروگاه‌ها مورد استفاده قرار گیرد تا مواد را برای یکی از اجزای اصلی یک باتری تبدیل نماید.

با وجودی که اخیرا علاقه به توسعه باتری های لیتیوم-کربن دی اکسید افزایش یافته است که در طی آن از گاز به عنوان یک واکنش استفاده‌‌ می‌کنند، واکنش پذیری پایین دی اکسید کربن معمولا نیاز به استفاده از کاتالیزورهای فلزی دارد. نه تنها این‌ها گران هستند، اما عملکرد آنها هنوز درک نشده و واکنش‌ها برای کنترل آن دشوار است.

Gallant و همکارانش با ترکیب گاز در حالت مایع راهی برای رسیدن به تبدیل دی اکسید کربن الکتروشیمیایی با استفاده از یک الکترود کربن پیدا کردند. کلید این است که دی اکسید کربن را از طریق ترکیب آن به یک محلول آمین، استفاده‌‌ می‌کنند.

آنچه که ما برای اولین بار نشان دادیم این است که این روش دی اکسید کربن را برای الکتروشیمی آسان تر فعال‌‌ می‌کند، گالانت‌‌ می‌گوید. این دو ماده شیمیایی - آمین های آبی و الکترولیت های باتری غیر آبی - به طور معمول با یکدیگر استفاده‌‌ نمی‌شوند، اما ما متوجه شدیم که ترکیب آنها رفتارهای جدید و جالبی را به وجود‌‌ می‌آورد که‌‌ می‌تواند ولتاژ تخلیه را افزایش دهد و برای تبدیل مداوم دی اکسید کربن بکار رود.

آنها از طریق یک سری آزمایشات نشان دادند که این روش کار‌‌ می‌کند و‌‌ می‌تواند یک باتری لیتیوم کربن دی اکسید با ولتاژ و ظرفیت تولید شده با رقابت با باتری های لیتیوم گاز باشد. علاوه بر این، آمین به عنوان یک پروموتر مولکولی عمل‌‌ می‌کند که در واکنش مصرف‌‌ نمی‌شود.

در این مطالعه اولیه، آنها تصمیم گرفتند از یک الکترولیت غیر آب استفاده کنند، زیرا مسیرهای واکنش موجود را محدود‌‌ می‌کند و بنابراین واکنش را مشخص‌‌ می‌کند و حیات آن را تعیین‌‌ می‌کند. مواد آمین آنها انتخاب شده است در حال حاضر برای برنامه های کاربردی CCS استفاده‌‌ می‌شود، اما قبلا به باتری‌ها استفاده نشده است.

محققان‌‌ می‌گویند این سیستم اولیه تا به امروز بهینه نشده و نیازمند توسعه بیشتر است. برای یک چیز، عمر چرخه باتری محدود به 10 چرخه تخلیه بار است، بنابراین تحقیقات بیشتری برای بهبود جایگزینی و جلوگیری از تخریب اجزای سلولی مورد نیاز است. گالانت‌‌ می‌گوید: باتری های لیتیوم-دی اکسید کربن سال‌ها دور هستند، زیرا این تحقیق تنها یکی از پیشرفت های مورد نیاز را برای انجام عملیات آن فراهم‌‌ می‌کند.

ذخیره کربن به طور گسترده‌ای در مقابله با اهداف جهانی در کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای به طور گسترده‌ای در نظر گرفته شده است، اما هنوز اثبات نشده است، روش های بلند مدت برای دفع یا استفاده از تمام دی اکسید کربن حاصل. دفع زباله های زیرزمینی هنوز وجود دارد، اما این رویکرد تا حدودی اثبات نشده است و ممکن است در حد محدود باشد. این نیز نیاز به انرژی اضافی برای حفاری و پمپاژ دارد.

محققان همچنین در حال بررسی امکان توسعه یک نسخه مستمر عملیات فرآیند هستند که از یک جریان پایدار دی اکسید کربن تحت فشار با مواد آمین استفاده‌‌ می‌کنند، نه یک منبع بارگیری شده از قبل، به این ترتیب‌‌ می‌توان آن را به یک نیروی ثابت تبدیل کرد، آنها امیدوارند که این را به یک سیستم یکپارچه تبدیل کنند که هر دو ذخیره دی اکسید کربن از جریان انتشار گازهای نیروگاه را انجام‌‌ می‌دهد و تبدیل آن به یک ماده الکتروشیمیایی است که بعدا‌‌ می‌تواند در باتری‌ها استفاده شود. گالانت‌‌ می‌گوید: این یک راه است که آن را به عنوان یک محصول مفید تبدیل کنید.

جالب بود که گالانت و همکارانش هوشمندانه دانش پیشین را از دو منطقه مختلف، الکتروشیمی باتری فلزی گاز و شیمی جذب دی اکسید کربن ترکیب کرده و موفق به افزایش چگالی انرژی باتری و کارایی کربن شده اند.

گروه مهندسی مکانیک MIT از پروژه پشتیبانی‌‌ می‌کند.

لطفاً در مورد مطلب فوق ستاره بدهید :