{"id":1797,"date":"2019-05-22T02:47:44","date_gmt":"2019-05-22T02:47:44","guid":{"rendered":"http:\/\/www.meetyoucarbide.com\/single-post-catalytic-reaction-system-and-product-evaluation-to-improve-the-efficiency-of-artificial-photosynthesis\/"},"modified":"2020-05-04T13:12:06","modified_gmt":"2020-05-04T13:12:06","slug":"catalytic-reaction-system-and-product-evaluation-to-improve-the-efficiency-of-artificial-photosynthesis","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/katalityczna-reakcja-system-i-ocena-produktu-w-celu-poprawy-wydajnosci-sztucznej-fotosyntezy\/","title":{"rendered":"System reakcji katalitycznej i ocena produktu w celu poprawy wydajno\u015bci sztucznej fotosyntezy"},"content":{"rendered":"
\n
\n

T\u0142o:<\/h2>\n
W ostatnich latach roczny wzrost globalnej emisji CO2 stanowi\u0142 powa\u017cne zagro\u017cenie dla \u015brodowiska ekologicznego, w kt\u00f3rym \u017cyj\u0105 ludzie. (W 2018 r. Odnotowano 410 ppm - dane ze stacji monitorowania gaz\u00f3w cieplarnianych wulkanu Mauna Loa wulkanu National Oceanic and Atmospheric Administration na Mauna Loa). Dlatego wychwytywanie, sk\u0142adowanie i konwersja CO2 spotka\u0142y si\u0119 z szerokim zainteresowaniem naukowc\u00f3w. Toyota Central Research wykorzysta\u0142a wod\u0119 i dwutlenek w\u0119gla jako surowce do syntezy u\u017cytecznych substancji przy u\u017cyciu \u015bwiat\u0142a s\u0142onecznego, a efektywno\u015b\u0107 konwersji energii wzros\u0142a do najwy\u017cszej 4,6% na \u015bwiecie. BASF w Niemczech przekszta\u0142ca dwutlenek w\u0119gla w w\u0119glanowy materia\u0142 polimerowy o szerokim zakresie zastosowa\u0144. Bayer mo\u017ce wykorzystywa\u0107 dwutlenek w\u0119gla w spalinach z elektrowni cieplnych jako g\u0142\u00f3wny surowiec do produkcji materia\u0142\u00f3w poliuretanowych. Istnieje stabilny rynek katalizator\u00f3w do produkcji w\u0119glan\u00f3w, ale wykorzystanie CO2 jest wci\u0105\u017c dalekie od wystarczaj\u0105cego. Konwersja paliw w\u0119glowodorowych jest nadal w podstawowym etapie bada\u0144. Trzynasty pi\u0119cioletni plan Chin i wsp\u00f3lne o\u015bwiadczenie chi\u0144sko-ameryka\u0144skie w sprawie zmian klimatu uczyni\u0142y \u201eredukcj\u0119 emisji dwutlenku w\u0119gla\u201d celem konstrukcyjnym, zach\u0119caj\u0105c do konwersji paliw na bazie CO2. I uwzgl\u0119dnij go w \u201eTrzynastym pi\u0119cioletnim\u201d krajowym planie specjalnym dotycz\u0105cym bada\u0144 podstawowych (Guo Ke Fa Ji [2017] nr 162). Wykorzystanie energii s\u0142onecznej do przekszta\u0142cania taniego i obfitego CO2 i wody w paliwo w\u0119glowodorowe dzi\u0119ki wygodnemu magazynowaniu, dojrza\u0142ej technologii, szerokim zakresom zastosowa\u0144 i ogromnemu popytowi jest technologi\u0105 konwersji zielonej energii s\u0142onecznej na chemikalia.<\/div>\n

Budowa systemu przebudowy:<\/h2>\n
W tym kontek\u015bcie, pomimo wielu prac badawczych w dziedzinie redukcji CO2 w kraju i za granic\u0105, wiele prac zrealizowa\u0142o konwersj\u0119 CO2 z perspektywy projektowania materia\u0142\u00f3w, takich jak p\u00f3\u0142przewodnikowe katalizatory do katalitycznej produkcji wodoru lub degradacja materii organicznej. Selektywno\u015b\u0107 reakcji katalitycznej lub produktu jest regulowana (Adv. Mater. 2018, 30, 1704663). Realizacja reakcji katalitycznej i kontrola procesu nie s\u0105 jednak wystarczaj\u0105co dojrza\u0142e. Systemy reakcji stosowane przez wi\u0119kszo\u015b\u0107 badaczy s\u0105 niestandardowymi \u201ep\u00f3\u0142 niestandardowymi\u201d urz\u0105dzeniami i systemami analitycznymi. Dlatego autor uwa\u017ca, \u017ce projekt materia\u0142u jest wa\u017cny, a wa\u017cniejszy jest odpowiedni system reakcji i metoda oceny. Uk\u0142ad reakcyjny odnosi si\u0119 do warunk\u00f3w \u015brodowiskowych wymaganych dla reakcji redukcji CO2, takich jak \u015bwiat\u0142o, elektryczno\u015b\u0107, roztw\u00f3r, temperatura, ci\u015bnienie itp .; metoda wykrywania odnosi si\u0119 do stanu produktu (takiego jak gaz lub ciecz, selektywno\u015b\u0107, st\u0119\u017cenie) oraz wydajno\u015bci konwersji w\u0119gla, wydajno\u015bci fotonu Czekaj.<\/div>\n
Spo\u015br\u00f3d kilku mo\u017cliwych strategii redukcji katalitycznego CO2, takich jak fotokataliza, fotoelektrokataliza, kataliza fototermiczna i kataliza termiczna, ka\u017cda ma swoje zalety. Szczeg\u00f3lnie atrakcyjne s\u0105 techniki fotochemicznej redukcji CO2 i przekszta\u0142cania go w paliwa w\u0119glowodorowe korzystne dla ludzi. Poniewa\u017c mo\u017cna to przeprowadzi\u0107 w normalnej temperaturze i ci\u015bnieniu, efekty synergiczne mog\u0105 r\u00f3wnie\u017c wyst\u0105pi\u0107 w okre\u015blonych temperaturach i ci\u015bnieniach. Wymagana energia mo\u017ce by\u0107 dostarczona bezpo\u015brednio lub po\u015brednio przez energi\u0119 odnawialn\u0105, tak\u0105 jak energia s\u0142oneczna, a w\u0119giel mo\u017cna podda\u0107 recyklingowi.<\/div>\n

\"\"<\/p>\n

Rycina 1 Reaktor katalityczny w postaci wsadu i przep\u0142ywu (Chem. Asian J. 2016, 11, 425 - 436)<\/div>\n
Istniej\u0105 dwa sposoby budowy reaktora (jak pokazano na ryc. 2). Jednym z nich jest reaktor o sta\u0142ej obj\u0119to\u015bci, w kt\u00f3rym surowiec reakcyjny, taki jak CO2, H2 lub H2O, katalizator lub kokatalizator jest umieszczony w reaktorze, a reakcj\u0119 przeprowadza si\u0119 przez wstrzykni\u0119cie do katalizatora \u015bwiat\u0142a, energii elektrycznej, ciep\u0142a itp. . Drugi to Metoda Przep\u0142ywowa, kt\u00f3ra jest procesem, w kt\u00f3rym gaz zasilaj\u0105cy jest wprowadzany do reaktora z okre\u015blon\u0105 pr\u0119dko\u015bci\u0105 i po pewnym okresie reakcji wyp\u0142ywa z reaktora. Badanie wykaza\u0142o, \u017ce materia\u0142 reaktora jest og\u00f3lnie podzielony na politetrafluoroetylen, szk\u0142o kwarcowe, stal nierdzewna. PTFE ma zalety wysokiej wytrzyma\u0142o\u015bci, odporno\u015bci na korozj\u0119 i dobrego uszczelnienia, ale ma nisk\u0105 granic\u0119 temperatury, zwykle 250 stopni. Reaktor kwarcowy ma zalety odporno\u015bci na temperatur\u0119 i odporno\u015b\u0107 na korozj\u0119, ale jest kruchy i ma nisk\u0105 wytrzyma\u0142o\u015b\u0107 na \u015bciskanie. Reaktor metalowy ze stali nierdzewnej ma zalety odporno\u015bci na ci\u015bnienie i \u0142atwej obr\u00f3bki, ale \u0142atwo reaguje z reagentami. Mo\u017cesz wybra\u0107 odpowiedni reaktor do swoich potrzeb. Jednocze\u015bnie, aby na czas wprowadzi\u0107 lub usun\u0105\u0107 gaz lub produkt, nale\u017cy otworzy\u0107 kilka otwor\u00f3w w konstrukcji reaktora, aby u\u0142atwi\u0107 wstrzykiwanie surowc\u00f3w.<\/div>\n
Ponadto, bardziej powszechnymi formami reakcji s\u0105 reakcje cia\u0142o sta\u0142e-ciecz: w reaktorze jako surowiec stosuje si\u0119 nasycony roztw\u00f3r gazu CO2 lub elektrolit wstrzykuje si\u0119 do elektrokatalitycznego reaktora redukcyjnego (ryc. 2). Wewn\u0119trzny mechanizm reakcji elektroredukcji dwutlenku w\u0119gla obejmuje z\u0142o\u017con\u0105 \u015bcie\u017ck\u0119 granic faz tr\u00f3jfazowych cia\u0142o sta\u0142e-ciecz. Dlatego racjonalna konstrukcja geometrii katalizatora pozwala na umieszczenie jak najwi\u0119kszej liczby miejsc reaktywnych w celu promowania transferu proton\u00f3w i elektron\u00f3w na interfejsie.<\/div>\n

\"\"<\/p>\n

Rycina 2 Schemat reakcji gazu sta\u0142ego i reakcji cia\u0142o sta\u0142e-ciecz (Chem. Commun., 2016, 52, 35\u201359)<\/div>\n

\"\"<\/p>\n

Rycina 3 Schemat fotoelektrokatalitycznego reaktora do redukcji CO2 (J. Photon. Energy. 2017, 7 (1), 012005)<\/div>\n

Magazynowanie:<\/h2>\n
Obr\u00f3bka katalizatora w reaktorze jest r\u00f3\u017cna w zale\u017cno\u015bci od morfologii materia\u0142u. Na przyk\u0142ad materia\u0142 proszkowy mo\u017cna po\u0142o\u017cy\u0107 na powierzchni szk\u0142a kwarcowego; materia\u0142 folii mo\u017cna umie\u015bci\u0107 w reaktorze przez z\u0142o\u017cenie, wykrawanie itp .; materia\u0142 sypki (porowata ceramika) mo\u017ce zwi\u0119kszy\u0107 szybko\u015b\u0107 kontaktu mi\u0119dzy gazem a katalizatorem przez przep\u0142yw gazu, aby uzyska\u0107 przywr\u00f3cenie CO2.<\/div>\n
Wyb\u00f3r \u017ar\u00f3d\u0142a \u015bwiat\u0142a: Wyb\u00f3r \u017ar\u00f3d\u0142a reakcji katalitycznej jest r\u00f3wnie\u017c bardzo wa\u017cny. Warto, aby naukowcy zwr\u00f3cili uwag\u0119 na problem rzeczywistej g\u0119sto\u015bci mocy optycznej. Dlatego zakupione \u017ar\u00f3d\u0142o \u015bwiat\u0142a, takie jak lampa ksenonowa, ma na og\u00f3\u0142 moc fabryczn\u0105 wi\u0119ksz\u0105 ni\u017c kilka nat\u0119\u017ce\u0144 \u015bwiat\u0142a s\u0142onecznego (jedno s\u0142o\u0144ce odpowiada 1 kW \/ m2). Dlatego mo\u017ce by\u0107 regulowany przez filtr grzewczy. Przed zaprojektowaniem reakcji nale\u017cy u\u017cy\u0107 miernika mocy optycznej do przetestowania rzeczywistej warto\u015bci. Intensywno\u015b\u0107 zastosowanego \u017ar\u00f3d\u0142a \u015bwiat\u0142a.<\/div>\n
Ocena produktu: Ocena produktu katalitycznego jest ostatni\u0105 i najwa\u017cniejsz\u0105 cz\u0119\u015bci\u0105 ca\u0142ego uk\u0142adu. Pobrane produkty s\u0105 og\u00f3lnie klasyfikowane jako offline (powszechnie znane jako \u201etyp ig\u0142y\u201d) i wykrywanie online (online). W zale\u017cno\u015bci od charakteru produktu katalitycznego sprz\u0119t do wykrywania ma na og\u00f3\u0142 chromatografi\u0119 gazow\u0105, spektrometri\u0119 masow\u0105 i chromatografi\u0119 cieczow\u0105. Powszechnie stosuje si\u0119 takich profesor\u00f3w, jak prof. Ye jinhua, Ozin, Zou zhigang, Yang peidong, Li can, Xie yi, Wu lizhu i Wang xinchen.<\/div>\n
Ten artyku\u0142 koncentruje si\u0119 na chromatografii gazowej, najcz\u0119\u015bciej stosowanym urz\u0105dzeniu stosowanym w ostatnich badaniach. Podstawowe elementy zwykle obejmuj\u0105 detektory, kolumny, reformery metanu, zawory sze\u015bciodrogowe i p\u0119tle. Detektor zasadniczo wykorzystuje dwa typy (detektor wodoru) FID i (detektor basenu termicznego) TCD. FID mo\u017ce wykrywa\u0107 materi\u0119 organiczn\u0105 zawieraj\u0105c\u0105 w\u0119giel z wysok\u0105 czu\u0142o\u015bci\u0105, podczas gdy TCD mo\u017ce wykrywa\u0107 wszystkie zwi\u0105zki, w tym wod\u00f3r, tlenek w\u0119gla, dwutlenek w\u0119gla itp., Ale z k\u0105tem czu\u0142o\u015bci (~ 1000 ppm). Dlatego wi\u0119kszo\u015b\u0107 badaczy decyduje si\u0119 na zainstalowanie detektora FID, a resztkowy CO2 lub CO w procesie reakcji mo\u017cna wykry\u0107 w piecu konwersyjnym z katalizatorem niklowym. Co wa\u017cniejsze, po odparowaniu produktu kolumny stosowane w przep\u0142ywie gazu no\u015bnego s\u0105 r\u00f3wnie\u017c r\u00f3\u017cne, co wp\u0142ywa na czu\u0142o\u015b\u0107 wykrywania. Na przyk\u0142ad detektor FID zazwyczaj wykorzystuje kolumn\u0119 kapilarn\u0105, a detektor TCD wykorzystuje kolumn\u0119 TDX01. Jak pokazano na poni\u017cszym schemacie chromatogramu, wielu producent\u00f3w w kraju i za granic\u0105 mo\u017ce dostarcza\u0107 niestandardowe produkty, takie jak Agilent, Tianmei, Yanuo, Fuli i tak dalej. Oczywi\u015bcie, poniewa\u017c produkty redukcji CO2 s\u0105 bardzo skomplikowane, istniej\u0105 ma\u0142e cz\u0105steczki, takie jak H2 i CO, a tak\u017ce cz\u0105steczki organiczne, takie jak C1, CH3OH, kwas mr\u00f3wkowy i etanol, takie jak C1 i C2. Detektora jednokolumnowego nie mo\u017cna ca\u0142kowicie wykry\u0107 jednocze\u015bnie, a TCD i TCD s\u0105 wymagane. FID jest \u0142\u0105czony, a r\u00f3\u017cne typy kolumn s\u0105 u\u017cywane razem.<\/div>\n

Zanieczyszczenie w\u0119gla:<\/h2>\n

Kluczow\u0105 kwesti\u0105, kt\u00f3ra wymaga szczeg\u00f3lnej uwagi w badaniach nad redukcj\u0105 CO2, jest zanieczyszczenie w\u0119glem. Badania wykaza\u0142y, \u017ce rozpuszczalniki organiczne, w tym rozpuszczalniki, reagenty i \u015brodki powierzchniowo czynne stosowane w wytwarzaniu katalizatora, mog\u0105 pozostawia\u0107 pozosta\u0142o\u015bci w\u0119glowe w produkcie ko\u0144cowym i rozk\u0142ada\u0107 si\u0119 na ma\u0142e cz\u0105steczki, takie jak CO i CH4 podczas reakcji katalitycznej, co powoduje aktywno\u015b\u0107 katalityczn\u0105. Przereklamowany. Dlatego konieczne jest potwierdzenie, \u017ce mierzony produkt pochodzi raczej z rozk\u0142adu CO2 ni\u017c z rozk\u0142adu pozosta\u0142o\u015bci w\u0119glowych. Znakowanie izotopowe 13CO2 jest skuteczn\u0105 technik\u0105 weryfikacji \u017ar\u00f3d\u0142a produkt\u00f3w redukuj\u0105cych i by\u0142o szeroko stosowane w wielu badaniach.<\/p>\n

Wniosek:<\/h2>\n
Katalityczna redukcja CO2 do w\u0119glowodor\u00f3w sta\u0142a si\u0119 zielonym \u015brodkiem \u0142agodzenia problem\u00f3w energetycznych i \u015brodowiskowych. Na podstawie wieloletnich bada\u0144 Xiaobian zgromadzi\u0142 wa\u017cn\u0105 wiedz\u0119 na temat system\u00f3w reakcji katalitycznych i oceny produktu, i ma nadziej\u0119 pom\u00f3c naukowcom z tej samej dziedziny w zapewnieniu dobrej platformy do projektowania katalizator\u00f3w o wysokiej wydajno\u015bci.<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Background: In recent years, the annual increase in global CO2 emissions has been a serious threat to the ecological environment in which people live. (There has been 410 ppm in 2018 \u2013 data from the National Oceanic and Atmospheric Administration’s Hawaiian Islands Mauna Loa Volcano’s greenhouse gas monitoring station). Therefore, the capture, storage and conversion…<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_jetpack_memberships_contains_paid_content":false,"footnotes":""},"categories":[79],"tags":[],"jetpack_featured_media_url":"","jetpack_sharing_enabled":true,"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1797"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1797"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1797\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1797"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1797"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1797"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}