Name: CO2 Photoreduction إلى CH4 الأداء تحت تركيز الضوء الشمسي (فيديو) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-06-12T12:30:00.000+00:00
Duration: 7 min 8 s
Description: تعلم تحسين اختزال ثاني أكسيد الكربون ضوئياً إلى الميثان باستخدام تقنية تجميع الطاقة الشمسية. تزيد هذه الطريقة من كفاءة التفاعل وتقلل من حجم المفاعل وكمية المحفز المستخدم.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

ويدعم هذا العمل مؤسسة العلوم الطبيعية في الصين (رقم 21506194، 21676255).

تحذير: يرجى الرجوع إلى جميع أوراق بيانات سلامة المواد ذات الصلة (MSDS) قبل التشغيل. العديد من المواد الكيميائية قابلة للاشتعال وتآكل للغاية. يمكن أن يسبب تركيز الضوء كثافة الضوء الضارة وزيادات في درجة الحرارة. يرجى استخدام جميع أجهزة السلامة المناسبة مثل معدات الحماية الشخصية (نظارات السلامة، والقفازات، والمعاطف مختبر، والسراويل، الخ).
1. إعداد محفز
<ol><li>
إعداد TiO2 عن طريق أنودة ملاحظة: يستخدم الأنودة رقائق معدنية واحباط Pt كقطبين مضادين. يتم وضع القطبين في الكهارل. باستخدام الكهرباء، يتم أكسدة رقائق معدنية في موقع الأنود.<ol>
<li>حل 0.3 غرام من NH4F و 2 مل من H2O في 100 مل من غليكول في كوب 200 مل مع النمام لتشكيل الكهارل. ضع الحمّاب مع الإلكتروليت في حمام مائي بزاوية 45 درجة مئوية.</li>
		<li>تقليم احباط تي (50 × 250 مم الحجم) مع مقص إلى 25 × 25 ملم.</li>
		<li>قم بتلميع سطح رقائق Ti بورق من الصنفرة بـ 7000 شبكة لإزالة الشوائب السطحية.</li>
		<li>غمر احباط تي في قارورة الحجمية التي تحتوي على 15 مل من الإيثانول، ثم قارورة مع 15 مل من الأسيتون، ثم علاجها لمدة 15 دقيقة مع منظف بالموجات فوق الصوتية. إخراج احباط تي، شطفه 3 - 5X مع الماء منزوع الأيونات، ووضعها في قارورة الحجم التي تحتوي على 20 مل من الإيثانول.</li>
		<li>حل 10 مل من H2O، 5 مل من HNO 3، 3 مل من H2O2،1 مل من 18٪ wt (NH2)2CO، و 1 مل من 18٪ WT NH4F في كوب 100 مل لتشكيل محلول تلميع.</li>
		<li>إخراج احباط تي من قارورة الإيثانول، شطفه 3X مع الماء منزوع الأيونات، ووضعها في حل تلميع لمدة 2 - 3 دقائق.</li>
		<li>استخدام مقطع التمساح الأنود لعقد احباط تي المعالجة مسبقا ومقطع آخر لعقد احباط حزب العمال (25 × 25 ملم). وضع اثنين من رقائق وجها لوجه في الكهارل على مسافة 2 سم من بعضها البعض. تشغيل مباشرة الحالية (العاصمة) استقرت مصدر الطاقة الحالية، وضبط الجهد إلى 50 V، والكهرباء لمدة 30 دقيقة.</li>
		<li>بعد الانتهاء من أنودة، وإغلاق السلطة وإخراج رقائق TiO2</li>
		<li>غمر احباط تي في قارورة الحجمية التي تحتوي على 15 مل من الإيثانول، ثم قارورة مع 15 مل من الأسيتون، ثم علاجها لمدة 15 دقيقة مع منظف بالموجات فوق الصوتية. إخراج احباط تي، شطفه 3 - 5X مع الماء منزوع الأيونات، ووضعها في بوتقة 50 مل.</li>
		<li>ضع البوتقة في فرن عند 60 درجة مئوية لمدة 12 ساعة لتترك الرقاقة تجف.</li>
		<li>Calcine احباط TiO2 في فرن كاتم الصوت تحت 400 درجة مئوية لمدة 2 ساعة مع معدل التدفئة من 2 درجة مئوية / دقيقة.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. الاختبارات الحفازةوتحليل P roduct
<ol><li>
الاختبارات الحفازة تحت تركيز الضوء
	<ol>
<li>تنظيف المفاعل على شكل اسطوانة غير القابل للصدأ (القطر الداخلي = 5.5 سم، حجم = 100 مل) مع الماء منزوع الأيونات ثم تجفيفه في فرن في 60 درجة مئوية لمدة 10 دقيقة، لضمان عدم وجود تدخل من مصادر الكربون الأخرى.</li>
		<li>إخراج المفاعل من الفرن، إضافة 2 مل H2O، النمام، وحامل محفز (رف صغير يحمل محفز في المفاعل)، ووضع زجاج الكوارتز مع المسام (قطر = 2 سم) على الجزء السفلي من حامل ومحفز TiO2 (قطر = 1 سم) على مركز زجاج الكوارتز. وضع الحرارية من خلال فتحة على جدار المفاعل على سطح محفز. إضافة عدسة فريسنل على الجزء العلوي من حامل وختم المفاعل مع نافذة زجاج الكوارتز.</li>
		<li>ضع المفاعل على الجهاز الكهرومغناطيسي تحقق من ضيق الهواء معالنيتروجين (N 2).</li>
		<li>تغذية ثاني أكسيد الكربون2 (99.99%) في المفاعل من خلال وحدة تحكم تدفق الكتلة (MFC) وطرد المفاعل ما لا يقل عن 3X لتغيير الغاز في المفاعل إلى CO2.</li>
		<li>ضع مصباح Xe 2 سم مباشرة فوق المفاعل، افتح قوة مصباح Xe واضبط تياره إلى 15 A، ودرّأ مفتاح النمام المغناطيسي لبدء التفاعل.</li>
		<li>تسجيل تغير درجة الحرارة على سطح محفز وفي الغاز.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
تحليل المنتجات
	<ol>
<li>تحليل المنتج كل 1 ساعة باستخدام الكروماتوغرافيا الغاز (GC)، والتي تم تجهيزها مع كاشف اللهب المتأين (FID) وعمود الشعرية (انظر جدولالمواد) لفصل C 1-C6 الهيدروكربونات.</li>
		<li>حساب عدد المنتجات حسب أسلوب الخط القياسي الخارجي. قبل قياس المنتج، وبناء منحنى قياسي منالميثان (CH 4).</li>
	</ol>
</li>
	<li>
الاختبارات الحفازة تحت تركيز الضوء مع المعالجة المسبقة ملاحظة: يشبه هذا الإجراء 2-1، مع الإشارة إلى الاختلافات.<ol>
<li>غسل المفاعل كما هو الحال في الخطوة 2.1.1.</li>
		<li>تجميع المفاعل كما هو الحال في الخطوة 2.1.2، إلا دون إضافة H2O.</li>
		<li>تحقق من ضيق الهواء كما هو الحال في الخطوة 2.1.3.</li>
		<li>تغذية الغاز المعالجة المسبقة (مثل الهواء، N2 و H2O) في المفاعل من خلال MFC وتبادل الغاز ثلاث مرات على التوالي لجعل المفاعل نقية الغاز المعالجة المسبقة.</li>
		<li>ضبط المصباح كما هو الحال في الخطوة 2.1.5.</li>
		<li>إبقاء محفز تحت الضوء (10 نسبة التركيز) الإضاءة لمدة 1 ساعة في الغلاف الجوي للهواء، ثم إيقاف مصباح Xe والنمام المغناطيسي لإنهاء المعالجة المسبقة.</li>
		<li>تغذية ثاني أكسيد الكربون2 (99.99%) في المفاعل كما هو الحال في الخطوة 2.1.4.</li>
		<li>حقن 2 مل H2O في المفاعل من فتح الجدار. افتح مصباح Xe وقوة النمام المغناطيسي لبدء رد الفعل كخطوة 2.1.5.</li>
		<li>تسجيل تغيير درجة الحرارة كما هو الحال في الخطوة 2.1.6.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol><li>De-Richter, R. K., Ming, T., Caillol, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fighting+global+warming+by+photocatalytic+reduction+of+CO2%2C+using+giant+photocatalytic+reactors%5BTitle%5D)+AND+%22Renewable+%26+Sustainable+Energy+Reviews%22%5BJournal%5D)">Fighting global warming by photocatalytic reduction of CO2, using giant photocatalytic reactors.</a> Renewable & Sustainable Energy Reviews. 19 (1), 82-106 (2013).</li>
<li>Fang, Y., Wang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photocatalytic+CO2+conversion+by+polymeric+carbon+nitrides%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Communications%22%5BJournal%5D)">Photocatalytic CO2 conversion by polymeric carbon nitrides.</a> Chemical Communications. 54 (45), 5674-5687 (2018).</li>
<li>Kondratenko, E. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Status+and+perspectives+of+CO2+conversion+into+fuels+and+chemicals+by+catalytic%2C+photocatalytic+and+electrocatalytic+processes%5BTitle%5D)+AND+%22Energy+%26+Environmental+Science%22%5BJournal%5D)">Status and perspectives of CO2 conversion into fuels and chemicals by catalytic, photocatalytic and electrocatalytic processes.</a> Energy & Environmental Science. 6 (11), 3112-3135 (2013).</li>
<li>Izumi, Y. Recent Advances (2012-2015) in the Photocatalytic Conversion of Carbon Dioxide to Fuels Using Solar Energy: Feasibilty for a New Energy. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aIzumi%2C+Y+%22Advances+in+CO2+Capture%2C+Sequestration%2C+and+Conversion%22">Advances in CO2 Capture, Sequestration, and Conversion</a>. Jin, F., He, L. -N., Hu, Y. H. , American Chemical Society. 1-46 (2015).</li>
<li>White, J. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Light-Driven+Heterogeneous+Reduction+of+Carbon+Dioxide%3A+Photocatalysts+and+Photoelectrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Reviews%22%5BJournal%5D)">Light-Driven Heterogeneous Reduction of Carbon Dioxide: Photocatalysts and Photoelectrodes.</a> Chemical Reviews. 115 (23), 12888-12935 (2015).</li>
<li>Habisreutinger, S. N., Schmidtmende, L., Stolarczyk, J. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photocatalytic+Reduction+of+CO2+on+TiO2+and+Other+Semiconductors%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">Photocatalytic Reduction of CO2 on TiO2 and Other Semiconductors.</a> Angewandte Chemie International Edition. 52 (29), 7372-7408 (2013).</li>
<li>Weinstein, L. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Concentrating+Solar+Power%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Reviews%22%5BJournal%5D)">Concentrating Solar Power.</a> Chemical Reviews. 115 (23), 12797-12838 (2015).</li>
<li>Herrmann, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((TiO2+-based+solar+photocatalytic+detoxification+of+water+containing+organic+pollutants.+Case+studies+of+2%2C+4-dichlorophenoxyaceticacid+%282%2C+4+-+D%29+and+of+benzofuran%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Catalysis+B+Environmental%22%5BJournal%5D)">TiO2 -based solar photocatalytic detoxification of water containing organic pollutants. Case studies of 2, 4-dichlorophenoxyaceticacid (2, 4 - D) and of benzofuran.</a> Applied Catalysis B Environmental. 17 (1-2), 15-23 (1998).</li>
<li>Zeng, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Combined+effects+of+initial+water+content+and+heating+parameters+on+solar+pyrolysis+of+beech+wood%5BTitle%5D)+AND+%22Energy%22%5BJournal%5D)">Combined effects of initial water content and heating parameters on solar pyrolysis of beech wood.</a> Energy. 125, 552-561 (2017).</li>
<li>Zeng, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+solar+fuels+obtained+from+beech+wood+solar+pyrolysis%5BTitle%5D)+AND+%22Fuel%22%5BJournal%5D)">Characterization of solar fuels obtained from beech wood solar pyrolysis.</a> Fuel. 188, 285-293 (2017).</li>
<li>Nguyen, T. V., Wu, J. C. S., Chiou, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoreduction+of+CO+over+Ruthenium+dye-sensitized+TiO-based+catalysts+under+concentrated+natural+sunlight%5BTitle%5D)+AND+%22Catalysis+Communications%22%5BJournal%5D)">Photoreduction of CO over Ruthenium dye-sensitized TiO-based catalysts under concentrated natural sunlight.</a> Catalysis Communications. 9 (10), 2073-2076 (2008).</li>
<li>Guan, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoreduction+of+carbon+dioxide+with+water+over+K2Ti6O13%2C+photocatalyst+combined+with+Cu%2FZnO+catalyst+under+concentrated+sunlight%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Catalysis+A%3A+General%22%5BJournal%5D)">Photoreduction of carbon dioxide with water over K2Ti6O13, photocatalyst combined with Cu/ZnO catalyst under concentrated sunlight.</a> Applied Catalysis A: General. 249 (1), 11-18 (2003).</li>
<li>Han, S., Chen, Y. F., Abanades, S., Zhang, Z. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improving+photoreduction+of+CO2+with+water+to+CH4+in+a+novel+concentrated+solar+reactor%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Energy+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Improving photoreduction of CO2 with water to CH4 in a novel concentrated solar reactor.</a> Journal of Energy Chemistry. 26 (4), 743-749 (2017).</li>
<li>Roy, S. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Toward+solar+fuels%3A+photocatalytic+conversion+of+carbon+dioxide+to+hydrocarbons%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Toward solar fuels: photocatalytic conversion of carbon dioxide to hydrocarbons.</a> ACS Nano. 4 (3), 1259-1278 (2010).</li>
<li>Li, D., Chen, Y. F., Abanades, S., Zhang, Z. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+activity+of+TiO2+by+concentrating+light+for+photoreduction+of+CO2+with+H2O+to+CH4%5BTitle%5D)+AND+%22Catalysis+Communications%22%5BJournal%5D)">Enhanced activity of TiO2 by concentrating light for photoreduction of CO2 with H2O to CH4.</a> Catalysis Communications. 113, 6-9 (2018).</li>
</ol>

وليس لدى أصحاب البلاغ ما يكشفون عنه.

تركيز الضوء يقلل من منطقة الحادث الخفيفة ويتطلب استخدام محفز على شكل قرص أو ما يسمى مفاعل ثابت السرير لعقد محفز. وبما أن مصدر الضوء هو عادة مصباح على شكل دائري، يجب أن يكون شكل المحفز أيضا جولة. للحصول على قرص مستدير ، من الممكن الضغط على المسحوق في قرص عن طريق التابلت أو تغيير احباط المعادن إلى أكسيد عن طريق أنودة. تستخدم طريقة الأنودة الكهرباء لأكسدة المعدن إلى أشباه الموصلات أكسيد. كما السلائف المعدنية هو بالفعل ورقة أو احباط، فإنه يمكن قلص بسهولة أكبر بعد الأكسدة دون كسره.
وثمة عامل آخر يل...

ويقترن استخدام الوقود الأحفوري بكميات كبيرة من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، مما يسهم إسهاما كبيرا في الاحترار العالمي. احتجاز ثاني أكسيد الكربون وتخزينه وتحويله ضروري للحد من محتوى ثاني أكسيد الكربون2 في الغلاف الجوي1. يمكن أن يقلل الحد الضوئي منثاني أكسيد الكربون إلى الهيدروكربونات من ثاني أكسيد الكربون، وتحويل ثاني أكسيد الكربون2 إلى وقود، وتوفير الطاقة الشمسية. ومع ذلك، CO2 هو جزيء مستقر للغاية. في C = O السندات تمتلك طاقة تفكك أعلى (حوالي 750 كيلو جول / مول)2. وهذا يعني أن CO2 من الصعب جدا أن يتم تفعيلها وتحويلها، وأضواء الطول الموجي القصير فقط مع الطاقة العالية يمكن أن تكون وظيفية خلال هذه العملية. ولذلك، فإن دراسات خفض الصور في ثاني أكسيد الكربون تعاني من انخفاض كفاءة التحويل ومعدلات التفاعل في الوقت الحاضر. معظم معدلات الغلة CH4 المبلغ عنها هي فقط في عدة μmol·gcata-1·h-1 المستويات على محفز TiO2 3,4. ولا يزال تصميم وتصنيع النظم الحفازة الضوئية ذات الكفاءة العالية للتحويل ومعدل التفاعل من أجل الحد من ثاني أكسيد الكربون يشكل تحدياً.
أحد المجالات الشعبية للبحث في محفزات CO2 للتقليل الضوئي هو توسيع نطاق الضوء المتاح إلى الطيف المرئي وتعزيز كفاءة استخدام هذه الأطوال الموجية5و6. بدلا من ذلك، في هذه المخطوطة، ونحن نحاول زيادة معدل رد الفعل من خلال تعزيز كثافة الضوء. وبما أن القوة الدافعة لرد الفعل الحفاز الضوئي هي الضوء الشمسي، فإن الفكرة الأساسية هي استخدام تكنولوجيا التركيز لرفع شدة الضوء الشمسي للحادث، وبالتالي زيادة معدل التفاعل. وهذا يشبه عملية التحليل الحراري، حيث يمكن زيادة معدل التفاعل عن طريق زيادة درجة الحرارة. وبطبيعة الحال، لا يمكن زيادة تأثير درجة الحرارة بلا حدود، وبالمثل مع شدة الضوء. والهدف الرئيسي من هذا البحث هو العثور على كثافة الضوء مناسبة أو نسبة التركيز.
هذه ليست التجربة الأولى التي تستخدم تكنولوجيا التركيز. في الواقع، وقد استخدمت على نطاق واسع في تركيزالطاقة الشمسية ومعالجة مياه الصرف الصحي 7،8. المواد الحيوية مثل نشارة الخشب الزان يمكن أن يكونpyrolyzed في مفاعل للطاقة الشمسية 9،10. وقد ذكرت بعض التقارير السابقة طريقة CO2 photoreduction11،12،13. وأظهرت عينة واحدة زيادة 50٪ في العائد المنتج عندما تضاعفت كثافة الضوء14. وقد وجدت مجموعتنا أن تركيز الضوء يمكن أن يرفع معدل العائد CH4 مع زيادة تصل إلى 12 أضعاف في كثافة. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن المعالجة المسبقة للمحفز قبل رد الفعل عن طريق تركيز الضوء زيادة معدل العائد CH4 15. هنا، ونحن نبين النظام التجريبي والأسلوب بالتفصيل.

<table><tbody><tr><td>رقائق Ti ، 99.99٪</td> <td>شركة خبى للتكنولوجيا المعدنية المحدودة</td><td></td><td></td></tr><tr><td>رقائق Pt ، 99.99٪</td> <td>تيانجين عايدة Henghao التكنولوجيا المحدودة</td><td></td><td></td></tr><tr><td>فلوريد الأمونيوم ، 98٪</td> <td>علاء</td><td>الدين A111758</td><td></td></tr><tr><td>جليكول حساس للرطوبة ، >99.9٪</td> <td>علاء الدين</td><td>E103323</td><td></td></tr><tr><td>الإيثانول اللامائي ، >99.9٪</td> <td>علاء الدين</td><td>E111977</td> الأسيتون <td>القابل للاشتعال</td></tr><tr><td>، >99.5٪</td> <td>هانغتشو شوانغلين الكيميائية المحدودة</td><td>200-662-2</td><td>رائحة مزعجة</td></tr><tr><td>حمض النيتريك ، 65.0٪ -68.0٪</td> <td>هانغتشو Shuanglin الكيميائية المحدودة</td><td>231-714-2</td><td></td></tr><tr><td>بيروكسيد الهيدروجين الحساس للرطوبة ، 30 بالوزن ٪ في H2O</td><td>علاء</td><td>الدين H112515</td> اليوريا <td>المؤكسدة</td></tr><tr><td>القوية ، 99٪</td> <td>علاء الدين</td><td>U111897</td><td></td></tr><tr><td>ماء منزوع الأيونات ، 99.00٪</td> مصباح Xe <td>مصنوع</td><td></td><td></td>في المختبر</tr><tr><td>، CELHXF300 / CELHXUV300</td><td>Beijing Zhongjiao Jinyuan Co.، Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>مفاعل اسطوانة غير قابل للصدأ ، CEL-GPPC</td><td>بكين تشونغجياو جينيوان المحدودة</td><td></td><td></td></tr><tr><td>عدسة فريسنل ، MYlens</td><td>Meiying Technology Co.، Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>7000 شبكة ورق الصنفرة</td><td>Zibo Taichuan Abrasives Co.، Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>منظف بالموجات فوق الصوتية ، SK2210HP</td><td>شنغهاي كيداو بالموجات فوق الصوتية الصك المحدودة</td><td></td><td></td></tr><tr><td>حمام مائي حراري ، DF-101S</td><td>Boncie Instrument Technology Co.، Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>مشبك التمساح</td><td>قوانغتشو Rongyu المحدودة</td><td></td><td></td></tr><tr><td>مصدر جهد ثابت DC ، DY-150V 2A</td><td>Shanghai Anding Electric Co.، Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>فرن دثر ، KSL-1200X</td><td>Hefei Kejing Materials Technolgy Co.، Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>زجاج الكوارتز</td><td>Lianyungang Weida منتجات الكوارتز المحدودة</td><td></td><td></td></tr><tr><td>مزدوجات حرارية ، WRNK-191K</td><td>Feiyang الكهربائية الملحقات المحدودة</td><td></td><td></td></tr><tr><td>محرك كهربائي مغناطيسي ، 85-2</td><td>Shanghai Zhiwei Electric Appliance Co.، Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>مضخة فراغ ، SHB-IIIA</td><td>مقاطعة خنان تايكانغ مصنع</td><td></td><td></td>معدات العلوم والتعليم</tr><tr><td>الغاز كروماتوجراف ، GC2014</td><td>SHIMAPZU</td><td></td><td></td></tr><tr><td>HT-PLOT Q العمود الشعري</td><td>Hychrom</td><td></td><td></td></tr><tr><td>عداد الطاقة البصرية ، CEL-NP2000</td><td>بكين Zhongjiao Jinyuan المحدودة</td><td></td><td></td></tr><tr><td>مقياس إلكتروني ، JJ124BC</td><td>Shanghai Jingtian Electronic Instrument Co.، Ltd.</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

co2 photoreduction إلى ch4 الأداء تحت تركيز الضوء الشمسي

CO2 Photoreduction to CH4 Performance Under Concentrating Solar Light

نحن نبرهن على طريقة لتعزيز CO2 photoreduction. كما القوة الدافعة لرد الفعل الضوئي هو من الضوء الشمسي، والفكرة الأساسية هي استخدام تكنولوجيا التركيز لرفع كثافة الضوء الشمسي الحادث. تركيز ضوء منطقة كبيرة على منطقة صغيرة لا يمكن إلا أن تزيد من شدة الضوء، ولكن أيضا تقليل كمية محفز، فضلا عن حجم المفاعل، وزيادة درجة حرارة السطح. يمكن تحقيق تركيز الضوء من قبل أجهزة مختلفة. في هذه المخطوطة، تتحقق من قبل عدسة فريسنل. الضوء يخترق العدسة ويتركز على محفز على شكل قرص. وتبين النتائج أن معدل رد الفعل والغلة الإجمالية يزدادان بكفاءة. ويمكن تطبيق هذه الطريقة على معظم المواد الحفازة CO2 تقليل الضوئي، وكذلك على ردود فعل مماثلة مع انخفاض معدل التفاعل في الضوء الطبيعي.

يحتوي نظام المفاعل الضوئي الضوئي الأصلي بشكل رئيسي على مكونين، مصباح Xe ومفاعل أسطوانة غير قابل للصدأ. بالنسبة لنظام المفاعل الخفيف المركز، أضفنا عدسة فريسنل وحامل محفز، كما هو موضح في الشكل1. يتم استخدام عدسة فريسنل لتركيز الضوء في منطقة أصغر. وبما أن الضوء قد تركز، يجب وضع الحافز في منطقة مضاءة؛ لذلك، يتم إجراء محفز في شكل القرص، ويستخدم حامل لعقد محفز في هذا المجال.
عندما تم استخدام طريقة أنودة، ...

نقدم بروتوكوللتحسين أداء CO2 photoreduction إلى CH4 من خلال زيادة كثافة ضوء الحادث من خلال تركيز تكنولوجيا الطاقة الشمسية.

CO2 Photoreduction إلى CH4 الأداء تحت تركيز الضوء الشمسي

We demonstrate a method for the enhancement of CO2 photoreduction. As the driving force of a photocatalytic reaction is from solar light, the basic idea ...

يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في حقل التمثيل الضوئي الاصطناعي، مثل التصوير الضوئي لثاني أكسيد الكربون إلى الميثان. تركيز التكنولوجيا لا يمكن أن تزيد فقط من شدة الضوء ولكن أيضا تقليل كمية محفز فضلا عن حجم المفاعل، مع زيادة درجة حرارة التفاعل، وبالتالي زيادة معدل التفاعل الضوئي. على الرغم من أن هذه الطريقة يمكن أن توفر نظرة ثاقبة في مجال الحد الضوئي من ثاني أكسيد الكربون، فإنه يمكن أيضا أن تطبق على أنظمة أخرى مثل تركيز الطاقة الشمسية ومعالجة مياه الصرف الصحي.لإعداد ثاني أكسيد التيتانيوم عن طريق أنوديشن تذوب 0.3 غرام من فلوريد الأمونيوم واثنين من ملليلتر من الماء في 100 ملليلتر من الجليكول في 200 ملليلتر من beaker مع ستيرلر لتشكيل المنحل بالكهرباء. ضع الكوابر مع المنحل بالكهرباء في حمام مائي 45 درجة مئوية. تقليم احباط التيتانيوم مع مقص إلى 25 في 25 ملليمتر ثم تلميع سطح احباط التيتانيوم مع ورقة رملية 7000 شبكة لإزالة الشوائب السطحية.غمر احباط التيتانيوم في قارورة حجمية تحتوي على 15 ملليلتر من الإيثانول ثم قارورة مع 15 ملليلتر من الأسيتون. الآن علاج احباط لمدة 15 دقيقة مع نظافة بالموجات فوق الصوتية. أخرج رقائق التيتانيوم، وشطفه ثلاث إلى خمس مرات بالماء المؤين ووضعها في قارورة حجمية تحتوي على 20 ملليلتر من الإيثانول.تحضير الحل تلميع في منقار 100 ملليلتر كما هو موضح في بروتوكول النص. الآن إزالة رقائق التيتانيوم من قارورة الإيثانول، شطف ثلاث مرات مع الماء المتأين ووضعها في حل تلميع لمدة دقيقتين إلى أنت. إزالة رقائق التيتانيوم وغسلها بالماء المؤين ثلاث مرات إضافية.استخدام مقطع التمساح anoid لعقد احباط التيتانيوم المعالجة المسبقة ومقطع الكاثود لعقد احباط البلاتين. ضعي الرقائق وجهًا لوجه في المنحل بالكهرباء على مسافة سنتيمترين من بعضهما البعض. بدوره على التيار المباشر استقرت مصدر الطاقة الحالية، وضبط الجهد إلى 50 فولت وكهربية لمدة 30 دقيقة.بعد الانتهاء من anodization إيقاف تشغيل الطاقة والخروج من رقائق ثاني أكسيد التيتانيوم. غمر رقائق التيتانيوم في قارورة حجمية تحتوي على 15 ملليلتر من الإيثانول ثم تنتقل إلى قارورة مع 15 ملليلتر من الأسيتون. علاج رقائق التيتانيوم لمدة 15 دقيقة مع نظافة بالموجات فوق الصوتية.بعد العلاج ، شطف رقائق التيتانيوم ثلاث إلى خمس مرات بالماء المؤين ووضعها في بوتقة 15 ملليلتر. وضع بوتقة في فرن في 60 درجة مئوية لمدة 12 ساعة للسماح احباط الجافة. مرة واحدة جافة، والكالسي رقائق ثاني أكسيد التيتانيوم في فرن الكعك تحت 400 درجة مئوية لمدة ساعتين مع معدل التدفئة من درجتين مئويتين في الدقيقة.لإجراء الاختبارات الحفازة تحت تركيز الضوء، تنظيف المفاعل على شكل اسطوانة غير القابل للصدأ مع الماء المتأين. ثم جففه في فرن عند درجة حرارة 60 درجة مئوية لمدة 10 دقائق لضمان عدم التدخل من مصادر الكربون الأخرى. بعد التجفيف في الفرن، إضافة ملليلتر من الماء، وطارد وحامل محفز إلى المفاعل.وضع زجاج الكوارتز مع يصب على الجزء السفلي من حامل ووضع محفزات ثاني أكسيد التيتانيوم على مركز زجاج الكوارتز. الآن ضع ثقب الكوب الحراري من خلال فتحة في جدار المفاعل وعلى سطح المحفز. إضافة عدسة فريسنو على الجزء العلوي من حامل وختم المفاعل مع زجاج زجاج الكوارتز.ضع المفاعل على الجهاز الكهرومغناطيسي وتحقق من ضيق الهواء مع النيتروجين. تغذية ثاني أكسيد الكربون في المفاعل من خلال وحدة تحكم تدفق الكتلة وتدفق المفاعل ثلاث مرات على الأقل لتغيير الغاز في المفاعل إلى ثاني أكسيد الكربون. ضع مصباح زينون على بعد سنتيمترين فوق المفاعل مباشرةً.السلطة على مصباح زينون وضبط انها الحالية إلى 15 أمبير ثم تشغيل مفتاح المحركات المغناطيسي لبدء التفاعل. سجل تغير درجة الحرارة على سطح المحفز وفي الغاز. تحليل المنتج كل ساعة باستخدام الكروماتوغرافيا الغاز مجهزة كاشف اللهب المؤين وعمود شعري لفصل الكربونات المائية مع واحد إلى ستة الكربونات.حساب عدد المنتجات بواسطة أسلوب الخط القياسي الخارجي. قبل القياس الكمي بناء المنتج منحنى قياسي من الميثان. يظهر هنا هو جهاز لتركيز تخفيض ثاني أكسيد الكربون.XRD و SEM توصيف حافزا أظهرت أن حافزا المعدة كان نموذجي أكسيد التيتانيوم نانوتيتوب. يظهر هنا هو محفز تحت الضوء الطبيعي. تحت ضوء التركيز حافزا يظهر بعض مشرقة.هنا يظهر نمط الحيود بالأشعة السينية ، بعد تركيز الإشعاع الضوء ، للكشف عن تغيرات بنية الكريستال. تحسين وضوح البلورية بعد رد الفعل تحت تركيز الضوء. ويقاس محصول الميثان تحت الضوء الطبيعي وتحت الضوء المركز.تم تحسين معدلات التفاعل من الميثان على محفز مختلف بشكل كبير في ظل ظروف التركيز. ومن شأن المعالجة المسبقة للمحفز باستخدام الغاز المناسب أن تزيد من معدل إنتاج الميثان. بعد هذا الإجراء، يمكن تنفيذ طرق أخرى مثل التحليل الضوئي المركز تحت أشعة الشمس الحقيقية من أجل الإجابة على أسئلة الإضافة مثل تقسيم الماء، وتدهور المركبات العضوية المتطايرة تحت أشعة الشمس الحقيقية.بعد تطورها ، مهدت هذه التقنية الطريق للباحثين في مجال التصوير الضوئي كيفية تحسين سلوك التصوير الضوئي ثاني أكسيد الكربون في نظام كيميائي ضوئي. لا تنسى أن العمل مع التركيز الضوء يمكن أن تكون خطرة للغاية وينبغي دائما اتخاذ الاحتياطات مثل googles أثناء تنفيذ هذا الإجراء.

co2-photoreduction-to-ch4-performance-under-concentrating-solar-light

Research

JoVE Journal

Engineering

الهندسة

ويرد الاستراتيجية العامة لتنمية المسؤول عن فصل المركبات النانوية أشباه الموصلات الانتشار لإنتاج الطاقة الشمسية. علينا أن نظهر أن الجمعية المجالات النانوية المانحين متقبل في الهندسة جسيمات متناهية الصغر واحد يؤدي إلى وظيفة بهوتوكاتاليتيك، في حين يمكن استخدام بالجملة heterojunctions من الجهات المانحة متقبل الأفلام النانوية لتحويل الطاقة الضوئية.

حصاد الطاقة الشمسية من وسائل البلورات النانوية المسؤول فصل المواد الصلبة وتلك

تم إنتاج جهاز متكامل، ودمج خلية والثلاثي، الثلاثي الشمسي إبادة يصل التحويل حدة صباغة توعية، وتكفل تعزيز حصاد الضوء، من باب أوسع من الطيف الشمسي. تحت مستويات متواضعة التشعيع وقد أظهرت استجابة معززة إلى حد كبير في فوتونات الطاقة منخفضة، مما أسفر عن رقم قياسي الجدارة للخلايا الشمسية توعية صباغة.

دمج ثلاثية-ثلاثية الابادة نظام يصل التحويل إلى تعزيز صبغ توعية للاستجابة الخلايا الشمسية لذات فجوة الحزمة الفرعية الخفيفة

كبريتيد القصدير (SnS) هو مادة مرشحة للخلايا الشمسية الوفيرة وغير السامة على الأرض. هنا ، نوضح إجراء تصنيع الخلايا الشمسية SnS باستخدام ترسب الطبقة الذرية ، والذي ينتج كفاءة تحويل طاقة معتمدة بنسبة 4.36٪ ، والتبخر الحراري الذي ينتج 3.88٪.

جعل السجلات كفاءة SNS خلايا شمسية بواسطة التبخير الحراري وترسب طبقة الذري

هنا، نقدم بروتوكول لتصنيع الخلايا الشمسية العضوية رقيقة باستخدام مصغرة فتحة يموت المغطي وما يتصل بها من الأوصاف هيكل في الخط باستخدام تقنيات السنكروترون نثر.

الطباعة تصنيع السائبة متغاير الخلايا الشمسية و في الموقع الصرف توصيف

هما 'اختبار الإجهاد المجمعة مع القياس في الموقع ' الأجهزة، التي تسمح للرصد في الوقت الحقيقي للتدهور المتسارع للخلايا الشمسية والوحدات النمطية، تم تصميمها وبناؤها. تسمح هذه الأجهزة للاستخدام المتزامن للرطوبة والحرارة والتحيزات الكهربائية، والإضاءة التي تسيطر بشكل مستقل عوامل الإجهاد. عرض الأجهزة ومختلف التجارب المنفذة.

في الموقع رصد تدهور الأداء المتسارع للخلايا الشمسية والوحدات النمطية: دراسة حالة للخلايا الشمسية2 Se Cu (في, Ga)

يبنوا متعامي على الزجاج (مساعد المدير العام) فريسنل العدسة يجعل استخدام المواد اثنين مع التشتت المختلفة للحد من انحراف لوني وزيادة تركيز يمكن بلوغه. ويرد في هذه الورقة، وبروتوكول لتوصيف كامل لعدسة "فريسنل مساعد المدير العام".

تقييم تجريبي داخلي للكفاءة والإشعاع بقعة ليبنوا متعامي على الزجاج (مساعد المدير العام) فريسنل العدسة لتركيز وحدات الطاقة الشمسية

هذا العمل يوفر إجراءات تجريبية مفصلة لترسب Sb2ق3 على طبقة ميسوبوروس TiO2 استخدام سبكل3-ال حل معقد للتطبيقات في بينالي الشارقة2ق3-توعية الخلايا الشمسية. كما تحدد هذه المادة العوامل الأساسية الناظمة لعملية الترسيب.

العوامل التي تؤثر في أداء Sb2ق3الرئيسية-توعية الخلايا الشمسية خلال بينالي الشارقة2ق3 ترسب عبر SbCl3-ال معقدة الحل تجهيز

وقد أدرجنا مباشره صبغه العضوية ستيبيني القائم في الاساسيه cobaloxime لتوليد صبغي مزدوج فوتوسنزيتيزر محفز لإنتاج الضوئية H2 . وقد وضعنا أيضا الاعداد التجريبية بسيطه لتقييم الضوء يحركها H2 الإنتاج عن طريق الجمعيات الضوئية.

تطوير فوتوسنزيتيزر-Cobaloxime الهجينة للطاقة الشمسية يحركها ح2 الإنتاج في الظروف الهوائية المائية

يصف هذا العمل عملية التصنيع الكاملة للأجهزة الفولتية السيلينيوم الكاديوم الرقيقة التيلوريد/الكادميوم التيلوريد لتحسين الكفاءة. وتستخدم هذه العملية نظاما آليا للفراغ في الخط لترسب التسامي في الفضاء القريب القابل للتطوير، من تصنيع أجهزة البحوث في المنطقة الصغيرة، فضلا عن الوحدات النمطية الكبيرة النطاق.

التسامي الفضائي القريب-ودائع فائقة رقيقة CdSeTe/CdTe الخلايا الشمسية لتعزيز الكثافة القصيرة الدائرة الحالية وPhotoluminescence

هذه الورقة هي مظاهرة والمبادئ التوجيهية لأداء وتحليل في المنزل (مع جهاز الأشعة السينية المختبر) في تجارب GISAXS الموقع من الأحبار التجفيف على لفة لفة لفة فتحة يموت المغلفة، غير فوليرين العضوية الكهروضوئية.

في الموقع الرعي حدوث زاوية صغيرة الأشعة السينية التشتت على لفة إلى لفة طلاء الخلايا الشمسية العضوية مع أجهزة الأشعة السينية المختبرية

يتم تقديم تقنية توليف لإعداد ZnCoS / ZnCdS المستجيب للضوء المرئي مع محفز ضوئي للبنية البلورية المزدوجة وتقنية اختبار تفاعل الأكسدة الضوئية لنشاطها المحفز الضوئي وانتقائيته في تطور H2 وإنتاج البنزالديهايد.

تقييم التوليف والأداء ل ZnCoS / ZnCdS مع هيكل بلوري مزدوج للتحفيز الضوئي للأكسدة والاختزال متعدد الوظائف في تطبيقات الطاقة

تعلم تحسين اختزال ثاني أكسيد الكربون ضوئياً إلى الميثان باستخدام تقنية تجميع الطاقة الشمسية. تزيد هذه الطريقة من كفاءة التفاعل وتقلل من حجم المفاعل وكمية المحفز المستخدم.

CO₂ Photoreduction إلى CH₄ الأداء تحت تركيز الضوء الشمسي

استكشف المزيد من الفيديوهات