Dolar 9,3088
Euro 10,8387
Altın 529,59
BİST 1.430
Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 17 °C
Çok Bulutlu

3D Baskı ile İyileştirilmiş Elektrokimyasal Reaktör Performansı

02.09.2021
45
3D Baskı ile İyileştirilmiş Elektrokimyasal Reaktör Performansı

Stanford Üniversitesi ve petrol ve gaz şirketi Total American Services ile birlikte çalışan Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı araştırmacıları ve işbirlikçileri, 3D baskının, CO2 dönüşümü için elektrokimyasal reaktörleri hızla geliştirmek için kullanılabileceğini, reaksiyonların temel anlayışını genişletirken verimliliği artırdığını gösterdi. Kredi: Veronica Chen/LLNL tarafından İllüstrasyon

Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı (LLNL) bilim adamları ve işbirlikçileri, karbondioksiti (CO2) dönüştürmek için kullanılan elektrokimyasal reaktörlerin performansını artırmak için 3D baskının gücünden yararlanıyor.2) faydalı enerji kaynaklarına, kimyasallara ve malzeme besleme stoklarına.

Stanford Üniversitesi ve petrol ve gaz şirketi Total American Services ile ortak bir araştırma ve geliştirme anlaşması (CRADA) kapsamında çalışan LLNL araştırmacıları ve ekibi, ilk kez, CO2 için elektrokimyasal reaktörleri hızla geliştirmek için 3D baskının kullanılabileceğini gösterdi.2 dönüşüm, reaksiyonların temel anlayışını genişletirken verimliliği arttırır.

Dergi tarafından yayınlanan bir makalede Enerji ve Çevre Bilimi, araştırma ekibi, 3D baskı reaktör bileşenleri aracılığıyla, “buharla beslenen” elektrokimyasal sistemler aracılığıyla etanol ve etilen gibi istenen yakıt ve hammaddelerin daha yüksek verimlerini üretebileceklerini ve son teknoloji reaktörlerin inşa sürecini hızlandırabileceklerini kanıtladı. haftalar, günler veya saatler.

Yardımcı yazar ve LLNL bilim adamı Jeremy Feaster, “3D baskıyı kullanmanın gerçek avantajı, kelimenin tam anlamıyla bir fikre sahip olabilmemiz, yeni bir reaktör tasarlayabilmemiz, yazdırabilmemiz ve 24 saat içinde test edebilmemizdir” dedi. “Bu, reaktör tasarımını pek çok geleneksel reaktör için mevcut olmayan bir şekilde optimize etmemiz için gerçekten kapıyı açtı. Gösterebildiğimiz şey, tasarımı hızlı bir şekilde yineleyebileceğiniz ve yalnızca gereken süreyi değil, aynı zamanda bu reaktörleri birkaç büyüklük mertebesinde yapma maliyetini de azaltabileceğinizdir.”

Araştırmacılar, son birkaç on yılda elektrokimyasal reaktörler üzerine yapılan araştırmaların çoğu, elektrokimyasal reaksiyonlarda yer alan katalizörler ve malzemelere odaklanmış olsa da, reaktör bileşenlerinin büyük ölçüde gözden kaçırıldığını açıkladı. Ortak araştırmacı ve LLNL araştırma mühendisi Eric Duoss’a göre, LLNL ekibi, kalabalık katalizör keşfi alanına girmek yerine, katalizörü kontrol etmenin daha iyi yollarını bulmak için çevreyi keşfetmek için 3D baskıyı kullanmaya karar verdi.

Duoss, “Katalizörün çevresinde olup bitenler ve bunların genel reaksiyonlar üzerindeki etkisi yeterince incelenmedi, bu yüzden bunun bizim nişimiz olacağına karar verdik” dedi. “Topluluk, bu tasarla-oluştur-test döngüsünü hızlandırmak için 3D baskının gücünden hiçbir zaman yararlanmamıştı. Ekibimiz, insanların uzun süredir kullandığı sıradan ve heyecan verici olmayan katalizörlerle çalışarak gerçekten hızlı keşifler yaptı ve yerel çevrenin bu anlayışı ve kontrolü sayesinde, rekor kıran veya rekora yakın özellikler ve performans elde edebildik. ”

Ekip, LLNL’de projeksiyon mikro-stereolitografisi ve diğer fotokimyasal tabanlı 3D baskı işlemlerini kullanarak, reaktörler için yeni muhafazalar tasarladı ve yazdırdı ve tasarımların geometrisini optimize etmek için hızla yinelendi; katalizör çevresi. Reaktörler, her iki kurumdaki ekiplerin performanslarını kıyasladığı Stanford’a gönderildi.

Nötr koşullar altında, ekip yüksek etilen verimi (yüzde 3,67) ve rekor düzeyde etanol (yüzde 3,66) elde etmeyi başardı.

Yardımcı yazar ve Stanford Ph.D., “Elektrokimyasal potansiyel ve etkin akış hızı ile birlikte, reaktör tasarımını bir değişken olarak eklemek, modelleme ile desteklenen toplu taşıma sınırlamalarını incelerken yüksek performans hedeflerine ulaşmamızı sağladı” dedi. Aynı zamanda bir LLNL Akademik İşbirliği Programı Bursu olan aday Daniel Corral. “Daha kısa taşıma mesafeli reaktörler tasarlamak ve gerçekleştirmek ve sistem tasarımı değişikliklerini hızla uygulamak için gelişmiş üretimin kullanılması, nötr pH elektrolitinde etilen ve etanole doğru yüksek verim sağladı.”

Araştırmacılar, bir elin avucuna sığacak kadar küçük olan 3D baskılı reaktörlerin, sonunda bir buzdolabı boyutunda bir elektrolizör sistemi oluşturmak için istiflenebileceğini ve potansiyel olarak yıkıcı ve ticari bir teknoloji haline gelebileceğini söyledi. Bu tür CO2 elektrolizör sistemleri, fosil kaynaklı reaktanları kullanan birçok geleneksel kimyasal işleme kıyasla önemli ölçüde azaltılmış bir karbon ayak izine (veya belki de negatif emisyon teknolojisine) sahip olacaktır. CO2 Araştırmacılar, elektrolizörlerin geleceğin malzemeleri ve yakıtları için güvenilir bir kaynak olarak da hizmet edebileceğini ekledi.

LLNL’nin Enerji ve İklim Güvenliği için Malzemeler grubu olan ortak yazar ve baş araştırmacı Sarah Baker, “Vizyonumuz, temel bilim kullanılarak geliştirilen en iyi katalizörleri almak ve bu katalizörlerden en iyi şekilde yararlanan reaktörler yaratmaktır” dedi. Önder. “Çalışma, katalizör performansının, aktivitesinin ve seçiciliğinin, katalizör etrafındaki tüm reaktör sistemi tarafından belirlendiğini gösteriyor. Reaktörleri yazdırma ve CO gibi özellikleri değiştirme yeteneği2 akış yolu ve reaktör hacmi, reaktör tasarımı etkileriyle ilgili hipotezleri ele almak için hızlı geri bildirim sağladı. Bu geri bildirimin, değişen ölçeğin performansı değiştirebileceği reaktörlerin ölçeklenmesine de yardımcı olabileceğini düşünüyoruz.”

LLNL’nin Enerji Programının baş bilimcisi Roger Aines, “İklim için hızlı eyleme ihtiyaç duyduğunu ve bu makinelerin tam boyuta getirilmesinin en büyük öncelik olduğunu hepimiz biliyoruz,” diye ekledi. “Katmanlı üretim, ticari uygulama süresini önemli ölçüde hızlandırma konusunda bize gerçek bir şans veriyor.”

3D baskının CO için reaktörler inşa etmek için etkili bir şekilde kullanılabileceğini göstermenin ötesinde2 LLNL araştırmacıları, makalenin gelecekteki reaktörleri tasarlamak ve kimyasal reaksiyonların nasıl yapıldığını yeniden düşünmek için “paradigma değiştiren” bir yaklaşım sunma fırsatı sunduğunu söyledi.

LLNL’nin Mühendislik Malzemeleri ve İmalat Merkezi’ne liderlik eden Duoss, ekibin performansı daha da artırmak, tasarımı bilgisayar modellemesi yoluyla optimize etmek ve reaktörlerin ömrünü uzatmayı keşfetmek için CRADA kapsamında Stanford ve Total American Services ile çalışmaya devam ettiğini söyledi. En son teknolojiye sahip performansı ilerletmek ve teknolojiyi büyütmek için elektrotlar gibi diğer reaktör bileşenlerini 3D olarak yazdırmak ve endüstriyle ortaklık kurmak istiyorlar.

“CO ile neler yapılabileceğinin bu ilk gösterimini gösterdik.2 reaktörler, ancak potansiyel etki bundan çok daha büyük, “dedi Duoss. “Bu yaklaşım, ‘ölüm vadisi’ arasında umutla köprü kurmak için bilimsel keşif ve teknoloji dağıtımını hızlandıracak ve bu teknolojilerin bir noktada ticarileştiğini görecek. İklim ve karbonla ilgili zorluklarımız çok büyük ve bekleyecek zamanımız olmadığı için bu tür yaratıcı ve yıkıcı çözümler gerektiriyor.”

Referans: “CO2’den yakıtların ve kimyasalların elektrosentezi için gelişmiş üretim2Daniel Corral, Jeremy T. Feaster, Sadaf Sobhani, Joshua R. DeOtte, Dong Un Lee, b Andrew A. Wong, Julie Hamilton, Victor A. Beck, Amitava Sarkar, Christopher Hahn, Thomas F. Jaramillo, Sarah E. Baker ve Eric B. Duoss, 15 Şubat 2021, Enerji ve Çevre Bilimi.
DOI: 10.1039 / D0EE03679J

Çalışma, Laboratuvara Yönelik Araştırma ve Geliştirme programı ve Total American Services tarafından finanse edildi.

Ortak yazarlar arasında LLNL’den Sadaf Sobhani, Julie Hamilton, Victor Beck, Andrew Wong, Josh DeOtte ve Christopher Hahn; Stanford Üniversitesi’nden Dong Un Lee ve Thomas Jaramillo; ve Total American Services’dan Amitava Sarkar.

.

Gelişmelerden zamanında haberdar olmak için Google News’te Bilim Portal’a ABONE OLUN

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.