Fisikawan mengamati persaingan antara orde magnet - ScienceDaily
Teknologi

Ilmuwan menetapkan rekor untuk tingkat konversi tertinggi karbon dioksida pada suhu rendah dengan oksida indium yang dimodifikasi tembaga, menandakan bahan bakar elektronik yang berkelanjutan – ScienceDaily


Teknologi bahan bakar elektronik yang muncul sering menggunakan reaksi reverse water-gas shift (RWGS) untuk mengubah CO di atmosfer2 menjadi CO. Meskipun efisien, reaksi ini memerlukan suhu tinggi dan pemisahan gas kompleks untuk performa tinggi. Namun, untuk pertama kalinya di dunia, para ilmuwan dari Jepang kini telah menunjukkan CO tertinggi2 tingkat konversi pada suhu yang relatif rendah dalam versi RWGS loop kimia yang dimodifikasi menggunakan oksida tembaga-indium baru.

Dengan perubahan iklim yang terus memburuk, ada kebutuhan yang semakin besar akan teknologi yang dapat menangkap dan menggunakan CO di atmosfer2 (karbon dioksida) dan mengurangi jejak karbon kita. Dalam bidang energi terbarukan, CO2bahan bakar elektronik berbasis telah muncul sebagai teknologi yang menjanjikan yang mencoba untuk mengubah CO di atmosfer2 menjadi bahan bakar bersih. Proses tersebut melibatkan produksi gas sintetis atau syngas (campuran hidrogen dan karbon monoksida (CO)). Dengan bantuan reaksi reverse water-gas shift (RWGS), CO2 dipecah menjadi CO yang diperlukan untuk syngas. Meskipun menjanjikan dalam efisiensi konversinya, reaksi RWGS membutuhkan suhu yang sangat tinggi (> 700 ° C) untuk melanjutkan, sekaligus menghasilkan produk sampingan yang tidak diinginkan.

Untuk mengatasi masalah ini, para ilmuwan mengembangkan versi perulangan kimia yang dimodifikasi dari reaksi RWGS yang mengubah CO2 menjadi CO dalam metode dua langkah. Pertama, oksida logam, yang digunakan sebagai bahan penyimpan oksigen, direduksi oleh hidrogen. Selanjutnya, dioksidasi ulang oleh CO2, menghasilkan CO. Metode ini bebas dari produk samping yang tidak diinginkan, membuat pemisahan gas lebih sederhana, dan dapat dibuat layak pada suhu yang lebih rendah tergantung pada oksida yang dipilih. Akibatnya, para ilmuwan telah mencari bahan oksida yang menunjukkan tingkat reduksi oksidasi yang tinggi tanpa memerlukan suhu tinggi.

Dalam studi terbaru yang diterbitkan di Ilmu Kimia, ilmuwan dari Universitas Waseda dan ENEOS Corporation di Jepang telah mengungkapkan bahwa oksida indium baru yang dimodifikasi dengan tembaga (Cu – In2HAI3) memamerkan CO yang memecahkan rekor2 tingkat konversi 10 mmolh-1g-1 pada suhu yang relatif sederhana (400-500 ° C), menjadikannya pelopor di antara bahan penyimpanan oksigen yang dibutuhkan untuk CO suhu rendah2 konversi. Untuk lebih memahami perilaku ini, tim menyelidiki sifat struktural oksida Cu-In bersama dengan kinetika yang terlibat dalam reaksi RWGS loop kimia.

Para ilmuwan melakukan analisis berbasis sinar-X dan menemukan bahwa sampel awalnya mengandung bahan induk, Cu2In2HAI5, yang pertama kali direduksi oleh hidrogen untuk membentuk paduan Cu-In dan indium oksida (In2HAI3) dan kemudian dioksidasi oleh CO2 untuk menghasilkan Cu – In2HAI3 dan data sinar-X CO. lebih lanjut mengungkapkan bahwa ia mengalami oksidasi dan reduksi selama reaksi, memberikan petunjuk kunci bagi para ilmuwan. “Pengukuran sinar-X memperjelas bahwa reaksi RWGS loop kimia didasarkan pada reduksi dan oksidasi Indium yang mengarah pada pembentukan dan oksidasi paduan Cu-In,” jelas Profesor Yasushi Sekine dari Universitas Waseda, yang memimpin belajar.

Investigasi kinetika memberikan wawasan lebih lanjut tentang reaksi. Langkah reduksi menunjukkan bahwa Cu bertanggung jawab atas reduksi indium oksida pada suhu rendah, sedangkan langkah oksidasi menunjukkan bahwa permukaan paduan Cu-In mempertahankan keadaan yang sangat tereduksi sementara sebagian besar teroksidasi. Ini memungkinkan oksidasi terjadi dua kali lebih cepat dari oksida lainnya. Tim menghubungkan perilaku oksidasi yang aneh ini dengan migrasi cepat ion oksigen bermuatan negatif dari permukaan paduan Cu-In ke curahnya, yang membantu dalam oksidasi curah preferensial.

Hasilnya, sangat diharapkan, membuat para ilmuwan bersemangat tentang prospek masa depan oksida tembaga-indium. “Mengingat situasi saat ini dengan emisi karbon dan pemanasan global, proses konversi karbon dioksida kinerja tinggi sangat diinginkan. Meskipun reaksi RWGS loop kimia bekerja dengan baik dengan banyak bahan oksida, novel Cu-In-oksida kami di sini menunjukkan kinerja yang sangat lebih tinggi. daripada mereka. Kami berharap ini dapat berkontribusi secara signifikan untuk mengurangi jejak karbon kita dan mendorong umat manusia menuju masa depan yang lebih berkelanjutan, “tutup Sekine.

Sumber Cerita:

Materi disediakan oleh Universitas Waseda. Catatan: Konten dapat diedit gaya dan panjangnya.

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Data Sidney