Presentamos un protocolo para mejorar el rendimiento de la fotoreducción de CO2 a CH4 mediante el aumento de la intensidad de la luz incidente a través de la concentración de la tecnología de energía solar.
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Artículo de método
CO2 Photoreduction to CH4 Performance Under Concentrating Solar Light
En este artículo
Resumen
Resumen
Demostramos un método para la mejora de la fotoreducción de CO 2. Como la fuerza motriz de una reacción fotocatalítica es de la luz solar, la idea básica es utilizar la tecnología de concentración para aumentar la intensidad de la luz solar incidente. Concentrar una luz de área grande en un área pequeña no sólo puede aumentar la intensidad de la luz, sino también reducir la cantidad del catalizador, así como el volumen del reactor, y aumentar la temperatura de la superficie. La concentración de la luz se puede realizar por diferentes dispositivos. En este manuscrito, es realizado por una lente Fresnel. La luz penetra en la lente y se concentra en un catalizador en forma de disco. Los resultados muestran que tanto la tasa de reacción como el rendimiento total se incrementan eficientemente. El método se puede aplicar a la mayoría de los catalizadores de fotoreducción de CO 2, así como a reacciones similares con una baja tasa de reacción a la luz natural.
Introducción
La utilización de combustibles fósiles va acompañada de grandes cantidades de emisiones de CO2, contribuyendo en gran medida al calentamiento global. La captura, el almacenamiento y la conversión de CO2 son esenciales para reducir el contenido de CO2 en la atmósfera1. La fotoreducción de CO2 a hidrocarburos puede reducir EL2,convertir CO2 en combustibles y ahorrar energía solar. Sin embargo, el CO2 es una molécula extremadamente estable. Su enlace C-O posee una mayor energía de disociación (alrededor de 750 kJ/mol)2. Esto significa qu....
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Protocolo
Precaución: Consulte todas las fichas de datos de seguridad de materiales (MSDS) relevantes antes de la operación. Varios productos químicos son inflamables y altamente corrosivos. La luz de concentración puede causar una intensidad de luz dañina y aumentos de temperatura. Utilice todos los dispositivos de seguridad apropiados, como equipos de protección personal (gafas de seguridad, guantes, abrigos de laboratorio, pantalones, etc.).
1. Preparación de Catalizadores
-
Preparación de TiO2 por anodización
Nota: La anodización utiliza láminas metálicas y una lámina Pt como dos electrodos de cont....
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Resultados
El sistema original del reactor fotocatalítico contiene principalmente dos componentes, una lámpara Xe y un reactor de cilindro sin acero. Para el sistema de reactor de luz de concentración, añadimos una lente Fresnel y un soporte de catalizador, como se muestra en la Figura1. La lente Fresnel se utiliza para concentrar la luz en un área más pequeña. Como la luz se ha concentrado, el catalizador debe colocarse en una zona iluminada; por lo tanto, el catalizad.......
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Discusión
La luz de concentración reduce el área incidente de luz y requiere el uso de un catalizador en forma de disco o un reactor de lecho fijo para sostener el catalizador. Dado que la fuente de luz suele ser una lámpara de forma redonda, la forma del catalizador también debe ser redonda. Para obtener un disco redondo, es posible presionar el polvo en un disco comprimido o cambiar la lámina metálica en un óxido por anodización. El método de anodización utiliza electricidad para oxidar el metal a un semiconductor de óxido. Como.......
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Divulgaciones
Los autores no tienen nada que revelar.
Agradecimientos
Este trabajo cuenta con el apoyo de la Fundación de Ciencias Naturales de China (No 21506194, 21676255).
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Lámina de Ti, 99.99% | Hebei Metal Technology Co., Ltd. | ||
| Lámina de pt, 99.99% | Tianjin Aida Henghao Technology Co., Ltd. | ||
| Fluoruro de amonio, 98% | Aladdin | A111758 | sensible a la humedad |
| , >99.9% | Aladdin | E103323 | |
| etanol anhidro>99.9% | Aladdin | E111977 | |
| Acetona inflamable, >99.5% | Hangzhou Shuanglin Chemical Co., Ltd. | 200-662-2 | Olor irritante |
| Ácido nítrico, 65.0%-68.0% | Hangzhou Shuanglin Chemical Co., Ltd. | 231-714-2 | Peróxido de hidrógeno sensible a la humedad |
| , 30 % en peso en H2O | Aladdin | H112515 | Urea oxidativa fuerte |
| , 99% | Aladdin | U111897 | |
| Agua desionizada, 99.00% | Lámpara | ||
| , CELHXF300/CELHXUV300 | Beijing Zhongjiao Jinyuan Co., Ltd. | ||
| Reactor de cilindro inoxidable, CEL-GPPC | Beijing Zhongjiao Jinyuan Co., Ltd. | ||
| Lente de Fresnel, MYlens | Meiying Technology Co., Ltd. | ||
| Papel de lija de malla 7000 | Zibo Taichuan Abrasives Co., Ltd. | ||
| Limpiador ultrasónico, SK2210HP | Shanghai Kedao Ultrasonic Instrument Co., Ltd. | ||
| Baño de agua termostático, DF-101S | Boncie Instrument Technology Co., Ltd. | ||
| Pinza de cocodrilo | Guangzhou Rongyu Co., Ltd. | ||
| Fuente de voltaje constante de CC, DY-150V 2A | Shanghai Anding Electric Co., Ltd. | ||
| Horno de mufla, KSL-1200X | Hefei Kejing Materials Technolgy Co., Ltd. | ||
| Vidrio de cuarzo | Lianyungang Weida Productos de cuarzo Co., Ltd. | ||
| Termopares, WRNK-191K | Feiyang Electric Accessories Co., Ltd. | ||
| Agitador electromagnético, 85-2 | Shanghai Zhiwei Electric Appliance Co., Ltd. | ||
| Bomba de vacío, SHB-IIIA Provincia de | Henan, Taikang Fábrica | ||
| Cromatógrafo de gases, GC2014 | SHIMAPZU | ||
| HT-PLOT Q columna capilar | Hychrom | ||
| Medidor de potencia óptica, CEL-NP2000 | Beijing Zhongjiao Jinyuan Co., Ltd. | ||
| Báscula electrónica, JJ124BC | Shanghai Jingtian Electronic Instrument Co., Ltd. |
Referencias
- De-Richter, R. K., Ming, T., Caillol, S. Fighting global warming by photocatalytic reduction of CO2, using giant photocatalytic reactors. Renewable & Sustainable Energy Reviews. 19 (1), 82-106 (2013).
- Fang, Y., Wang, X. Pho....
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Reimpresiones y permisos
