Name: CO 2 Photoreduction à CH 4 Performance Under Concentrating Solar Light CO 2 Photoreduction to CH 4 Performance Under Concentrating Solar Light CO 2 Photoreduction to CH4 Performance Under Concentrating Solar Light CO2 (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-06-12T12:30:00.000+00:00
Duration: 7 min 8 s
Description: Découvrez la photoréduction du CO₂ en CH₄ par concentration de lumière solaire. Cette méthode améliore les taux de réaction en photosynthèse artificielle grâce à l'intensité lumineuse accrue et à l'utilisation de catalyseurs TiO₂.

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

Ce travail est soutenu par la Natural Science Foundation of China (No. 21506194, 21676255).

Attention : Veuillez consulter toutes les fiches de données pertinentes sur la sécurité des matériaux (SDM) avant l'exploitation. Plusieurs produits chimiques sont inflammables et très corrosifs. La concentration de la lumière peut causer une intensité lumineuse nocive et des augmentations de température. Veuillez utiliser tous les dispositifs de sécurité appropriés tels que l'équipement de protection individuelle (lunettes de sécurité, gants, blouses de laboratoire, pantalons, etc.).
1. Préparation du catalyseur
<ol><li>
Préparation de TiO2 par anodisation Note : L'anodisation utilise des feuilles métalliques et une feuille De pt comme deux contre-électrodes. Les deux électrodes sont mises dans l'électrolyte. À l'aide de l'électricité, les feuilles métalliques du site de l'anode sont oxydées.<ol>
<li>Dissoudre 0,3 g de NH4F et 2 ml de H2O en 100 ml de glycol dans un bécher de 200 ml avec un agitateur pour former l'électrolyte. Mettre le bécher avec l'électrolyte dans un bain d'eau de 45 oC.</li>
		<li>Couper le papier d'aluminium Ti (50 x 250 mm) avec des ciseaux à 25 x 25 mm.</li>
		<li>Polissez la surface du papier d'aluminium Ti avec un papier de verre de 7 000 mailles pour éliminer les impuretés de surface.</li>
		<li>Immerger le papier d'aluminium Ti dans un flacon volumétrique contenant 15 ml d'éthanol, puis un flacon de 15 ml d'acétone, puis le traiter pendant 15 min avec un nettoyant à ultrasons. Sortez le papier d'aluminium Ti, rincez-le 3 - 5x avec de l'eau déionisée, et placez-le dans un flacon volumétrique contenant 20 ml d'éthanol.</li>
		<li>Dissoudre 10 mL de H2O, 5 mL de HNO3, 3 mL de H2O2, 1 ml de 18% wt (NH2)2CO, et 1 mL de 18% wH4F dans un bec de 100 mL pour former une solution de polissage.</li>
		<li>Sortez le papier d'aluminium Ti du flacon d'éthanol, rincez-le 3x avec de l'eau déionisée, et mettez-le dans la solution de polissage pendant 2 à 3 min. Retirez le papier d'aluminium Ti et lavez-le avec de l'eau déionisée pendant 3x.</li>
		<li>Utilisez un clip d'alligator anode pour tenir le papier d'aluminium Ti prétraité et un autre clip pour tenir une feuille De pt (25 x 25 mm). Placez les deux foils face à face dans l'électrolyte à une distance de 2 cm l'un de l'autre. Activez la source d'énergie à courant stabilisé à courant direct (DC), accordez la tension à 50 V et électrolysez pendant 30 min.</li>
		<li>Une fois l'anodisation terminée, fermez le courant et sortez le papier d'aluminium TiO2</li>
		<li>Immerger le papier d'aluminium Ti dans un flacon volumétrique contenant 15 ml d'éthanol, puis un flacon de 15 ml d'acétone, puis le traiter pendant 15 min avec un nettoyant à ultrasons. Sortez le papier d'aluminium Ti, rincez-le 3 - 5x avec de l'eau déionisée, et placez-le dans un creuset de 50 ml.</li>
		<li>Mettre le creuset dans un four à 60 oC pendant 12 h pour laisser sécher le papier d'aluminium.</li>
		<li>Calcine le papier d'aluminium TiO2 dans un four à silencieux de moins de 400 oC pendant 2 h avec un taux de chauffage de 2 oC/min.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. Tests catalytiques etAnalyse p roduct
<ol><li>
Tests catalytiques sous la lumière de concentration
	<ol>
<li>Nettoyez le réacteur en forme de cylindre inoxydable (diamètre intérieur de 5,5 cm, volume de 100 ml) avec de l'eau déionisée, puis séchez-le dans un four à 60 oC pendant 10 min, afin d'assurer qu'il n'y ait aucune interférence provenant d'autres sources de carbone.</li>
		<li>Sortir le réacteur du four, ajouter 2 mL H2O, un agitateur, et un support de catalyseur (une petite étagère qui tient le catalyseur dans le réacteur), et mettre un verre de quartz avec des pores (diamètre de 2 cm) sur le fond du support et le TiO2 (catalyseur de 1 cm) sur le centre du verre à quartz. Mettre un thermocouple à travers une ouverture sur la paroi du réacteur sur la surface du catalyseur. Ajouter une lentille Fresnel sur le dessus du support et sceller le réacteur avec une vitre en quartz.</li>
		<li>Mettez le réacteur sur l'appareil électromagnétique. Vérifier l'étanchéité à l'air avec de l'azote (N2).</li>
		<li>Nourrir le CO2 (99,99 %) dans le réacteur par un contrôleur de débit de masse (MFC) et rincer le réacteur au moins 3x pour changer le gaz dans le réacteur en CO2.</li>
		<li>Placez la lampe Xe 2 cm directement au-dessus du réacteur, ouvrez la puissance de la lampe Xe et ajustez son courant à 15 A, et allumez l'interrupteur magnétique pour déclencher la réaction.</li>
		<li>Enregistrez le changement de température sur la surface du catalyseur et dans le gaz.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Analyse des produits
	<ol>
<li>Analyser le produit tous les 1 h à l'aide d'une chromatographie gazeuse (GC), qui est équipée d'un détecteur ionisé de flamme (FID) et d'une colonne capillaire (voir Tableau des matériaux) pour la séparation des hydrocarbures C1-C6.</li>
		<li>Calculer le nombre de produits selon la méthode de la ligne standard externe. Avant de quantifier le produit, construire une courbe standard de méthane (CH4).</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Tests catalytiques sous la lumière de concentration avec prétraitement Note: Cette procédure est similaire à 2.1, avec des différences notées.<ol>
<li>Réacteur de lavage comme dans l'étape 2.1.1.</li>
		<li>Assembler le réacteur comme à l'étape 2.1.2, sauf sans ajouter H2O.</li>
		<li>Vérifiez l'étanchéité à l'air comme à l'étape 2.1.3.</li>
		<li>Alimentez le gaz de prétraitement (comme l'air, N2 et H2O) dans le réacteur par un MFC et échangez le gaz trois fois de suite pour faire du gaz de prétraitement pur du réacteur.</li>
		<li>Ajustez la lampe comme à l'étape 2.1.5.</li>
		<li>Maintenez le catalyseur sous la lumière (10 rapport de concentration) l'éclairage pendant 1 h dans l'atmosphère d'air, puis éteignez la lampe Xe et l'agitateur magnétique pour finir le prétraitement.</li>
		<li>Nourrir le CO2 (99,99 %) dans le réacteur comme dans l'étape 2.1.4.</li>
		<li>Injecter 2 mL H2O dans le réacteur à partir de l'ouverture du mur. Ouvrez la lampe Xe et la puissance de l'agitateur magnétique pour déclencher la réaction à l'étape 2.1.5.</li>
		<li>Enregistrez le changement de température comme à l'étape 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>

Les auteurs n'ont rien à révéler.

La lumière de concentration réduit la zone d'incident de lumière et exige l'utilisation d'un catalyseur en forme de disque ou d'un soi-disant réacteur à lit fixe pour tenir le catalyseur. Puisque la source lumineuse est habituellement une lampe ronde, la forme du catalyseur devrait également être ronde. Pour obtenir un disque rond, il est possible de presser la poudre dans un disque par tablette ou de changer le papier d'aluminium en oxyde par anodisation. La méthode d'anodisation utilise l'électricité pour oxyder le mét...

L'utilisation des combustibles fossiles s'accompagne d'importantes quantités d'émissions de CO2, ce qui contribue grandement au réchauffement de la planète. Le captage, le stockage et la conversion du CO2 sont essentiels pour réduire la teneur en CO2 dans l'atmosphère1. La photoréduction du CO2 aux hydrocarbures peut réduire le CO2,convertir le CO2 en carburants et économiser l'énergie solaire. Cependant, le CO2 est une molécule extrêmement stable. Son lien C-O possède une énergie de dissociation plus élevée (environ 750 kJ/mol)2. Cela signifie que le CO2 est très difficile à activer et à transformer, et que les lumières de courte longueur d'onde à haute énergie peuvent être fonctionnelles pendant le processus. Par conséquent, les études de photoréduction du CO2 souffrent actuellement d'une faible efficacité de conversion et de taux de réaction. La plupart des taux de rendement duCH4 déclarés ne sont qu'à plusieurs niveaux de-1h-1 sur un catalyseur TiO2 3,4. La conception et la fabrication de systèmes photocatalytiques à haut rendement de conversion et taux de réaction pour la réduction du CO2 restent un défi.
Un domaine de recherche populaire sur les catalyseurs de photoréduction CO2 est d'élargir la bande de lumière disponible au spectre visible et d'améliorer l'efficacité d'utilisation de ces longueurs d'onde5,6. Au lieu de cela, dans ce manuscrit, nous essayons d'augmenter le taux de réaction en augmentant l'intensité lumineuse. Comme la force motrice d'une réaction photocatalytique est la lumière solaire, l'idée de base est d'utiliser la technologie de concentration pour augmenter l'intensité de la lumière solaire incident e et, par conséquent, augmenter le taux de réaction. Ceci est similaire à un processus thermocatalytique, où le taux de réaction peut être augmenté en augmentant la température. Bien sûr, l'effet de température ne peut pas être augmenté à l'infini, et de même avec l'intensité lumineuse; l'un des principaux objectifs de cette recherche est de trouver une intensité lumineuse ou un rapport de concentration approprié.
Ce n'est pas la première expérience qui utilise la technologie de concentration. En fait, il a été largement utilisé dans la concentration de l'énergie solaire et le traitement des eaux usées7,8. Les biomatériaux tels que la sciure de bois de hêtre peuvent être pyrolysés dans un réacteur solaire9,10. Certains rapports précédents ont mentionné la méthode de CO2 photoréduction11,12,13. Un échantillon a montré une augmentation de 50% dans le rendement du produit lorsque l'intensité lumineuse a été doublée14. Notre groupe a constaté que la concentration de la lumière peut augmenter le taux de rendement du CH4 avec une augmentation d'intensité allant jusqu'à 12 fois. En outre, le prétraitement du catalyseur avant la réaction en concentrant la lumière peut encore augmenter le taux de rendement CH4 15. Ici, nous démontrons le système expérimental et la méthode en détail.

<table><tbody><tr><td>Feuille de titane, 99,99 %</td><td>Hebei Metal Technology Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Feuille de Pt, 99,99 %</td><td>Tianjin Aida Henghao Technology Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Fluorure d’ammonium, 98 %</td> <td>Aladdin</td><td>A111758</td><td>Glycol sensible à l’humidité</td></tr><tr><td>, >99,9 %</td> <td>Aladdin</td><td>E103323</td><td></td></tr><tr><td>Éthanol anhydre,>99,9 %</td> <td>Aladdin</td><td>E111977</td><td>Acétone inflammable</td></tr><tr><td>, >99,5 %</td><td>Hangzhou Shuanglin Chemical Co., Ltd.</td><td>200-662-2</td><td>Odeur irritante</td></tr><tr><td>Acide nitrique, 65,0 % -68,0 %</td> <td>Hangzhou Shuanglin Chemical Co., Ltd.</td><td>231-714-2</td> Peroxyde d’hydrogène <td>sensible à l’humidité</td></tr><tr><td>, 30 % en poids dans H2O</td><td>Aladdin</td><td>H112515</td><td>Urée oxydative forte</td></tr><tr><td>, 99 %</td> <td>Aladdin</td><td>U111897</td><td></td></tr><tr><td>eau désionisée, 99,00</td> % Lampe Xe <td>fabriquée en</td><td></td><td></td>laboratoire</tr><tr><td>, CELHXF300/CELHXUV300</td><td>Beijing Zhongjiao Jinyuan Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Réacteur à cylindre en acier inoxydable, CEL-GPPC</td><td>Beijing Zhongjiao Jinyuan Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Lentille de Fresnel, MYlens</td><td>Meiying Technology Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Papier de verre 7000 mailles</td><td>Zibo Taichuan Abrasives Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Nettoyeur à ultrasons, SK2210HP</td><td>Shanghai Kedao Ultrasonic Instrument Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Bain-marie thermostatique, DF-101S</td><td>Boncie Instrument Technology Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Pince crocodile</td><td>Guangzhou Rongyu Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Source de tension constante CC, DY-150V 2A</td><td>Shanghai Anding Electric Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Four à moufle, KSL-1200X</td><td>Hefei Kejing Materials Technolgy Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Verre de quartz</td><td>Lianyungang Weida Quartz Products Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Thermocouples, WRNK-191K</td><td>Feiyang Electric Accessories Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Agitateur électromagnétique, 85-2</td><td>Shanghai Zhiwei Electric Appliance Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Pompe à vide, SHB-IIIA</td><td>Province du Henan Usine</td><td></td><td></td>d’équipement scientifique et éducatif de Taikang</tr><tr><td>Chromatographe en phase gazeuse, GC2014</td><td>Colonne capillaire SHIMAPZU</td><td></td><td></td></tr><tr><td>HT-PLOT Q Compteur de</td> puissance optique <td>Hychrom</td><td></td><td></td></tr><tr><td>, CEL-NP2000</td><td>Beijing Zhongjiao Jinyuan Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Balance électronique, JJ124BC</td><td>Shanghai Jingtian Electronic Instrument Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

co 2 photoreduction à ch 4 performance under concentrating solar light co 2 photoreduction to ch 4 performance under concentrating solar light co 2 photoreduction to ch4 performance under concentrating solar light co2

CO2 Photoreduction to CH4 Performance Under Concentrating Solar Light

Nous démontrons une méthode pour l'amélioration de la photoréduction de CO 2. Comme la force motrice d'une réaction photocatalytique est de la lumière solaire, l'idée de base est d'utiliser la technologie de concentration pour augmenter l'intensité de la lumière solaire incident. La concentration d'une lumière de grande surface sur une petite surface ne peut pas seulement augmenter l'intensité lumineuse, mais aussi réduire la quantité de catalyseur, ainsi que le volume du réacteur, et augmenter la température de surface. La concentration de la lumière peut être réalisée par différents dispositifs. Dans ce manuscrit, il est réalisé par une lentille Fresnel. La lumière pénètre dans la lentille et se concentre sur un catalyseur en forme de disque. Les résultats montrent que le taux de réaction et le rendement total sont efficacement augmentés. La méthode peut être appliquée à la plupart des catalyseurs de photoréduction CO 2, ainsi qu'à des réactions similaires avec un faible taux de réaction à la lumière naturelle.

Le système de réacteur photocatalytique d'origine contient principalement deux composants, une lampe Xe et un réacteur à cylindres inoxydable. Pour le système de réacteur léger de concentration, nous avons ajouté une lentille Fresnel et un support de catalyseur, comme le montre la figure 1. La lentille Fresnel est utilisée pour concentrer la lumière dans une zone plus petite. Comme la lumière a été concentrée, le catalyseur doit être placé dans une zone éclai...

Nous présentons un protocole pour améliorer la performance de la photoréduction de CO2 à CH4 en augmentant l'intensité lumineuse incidente par la technologie d'énergie solaire de concentration.

CO 2 Photoreduction à CH 4 Performance Under Concentrating Solar Light CO 2 Photoreduction to CH 4 Performance Under Concentrating Solar Light CO 2 Photoreduction to CH4 Performance Under Concentrating Solar Light CO2

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 ...

Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine de la photosynthèse artificielle, comme la photoréduction du dioxyde de carbone au méthane. La technologie de concentration peut non seulement augmenter l’intensité lumineuse, mais aussi réduire la quantité de catalyseur ainsi que le volume du réacteur, tout en augmentant la température de réaction, augmentant ainsi le taux de réaction de photoréduction. Bien que cette méthode puisse donner un aperçu de la réduction photocatalytique du dioxyde de carbone, elle peut également être appliquée à d’autres systèmes tels que la concentration de l’énergie solaire et le traitement des eaux usées.Pour préparer le dioxyde de titane par anodisation dissoudre 0,3 grammes de fluorure d’ammonium et deux millilitres d’eau en 100 millilitres de glycol dans un bécher de 200 millilitres avec un agitateur pour former l’électrolyte. Placez le bécher avec l’électrolyte dans un bain d’eau de 45 degrés Celsius. Couper la feuille de titane avec des ciseaux à 25 par 25 millimètres, puis polir la surface de papier d’aluminium de titane avec un papier de sable de 7000 mailles pour éliminer les impuretés de surface.Submerger le papier d’aluminium dans un flacon volumétrique contenant 15 millilitres d’éthanol, puis un flacon avec 15 millilitres d’acétone. Maintenant, traitez le papier d’aluminium pendant 15 minutes avec un nettoyeur ultrasonique. Sortez le papier d’aluminium, rincez-le trois à cinq fois avec l’eau ionisée et placez-le dans une fiole volumétrique contenant 20 millilitres d’éthanol.Préparez la solution de polissage dans un bécher de 100 millilitres tel que décrit dans le protocole texte. Maintenant, retirez le papier d’aluminium du flacon d’éthanol, rincez-le trois fois avec l’eau ionisée et mettez-le dans la solution de polissage pendant deux minutes. Retirer le papier d’aluminium et le laver avec l’eau ionisée trois fois de plus.Utilisez un clip d’alligator anoïde pour tenir la feuille de titane prétraitée et un clip cathodique pour tenir une feuille de platine. Placez les deux feuilles face à face dans l’électrolyte à une distance de deux centimètres l’une de l’autre. Allumez la source d’énergie actuelle stabilisée à courant direct, réglez la tension à 50 volts et électrolysez pendant 30 minutes.Une fois l’anodisation terminée, éteignez la puissance et sortez la feuille de dioxyde de titane. Submerger le papier d’aluminium dans un flacon volumétrique contenant 15 millilitres d’éthanol, puis transférer dans un flacon avec 15 millilitres d’acétone. Traiter le papier d’aluminium en titane pendant 15 minutes avec un nettoyeur à ultrasons.Après le traitement, rincer la feuille de titane trois à cinq fois avec l’eau ionisée et la placer dans un creuset de 15 millilitres. Mettre le creuset au four à 60 degrés Celsius pendant 12 heures pour laisser sécher le papier d’aluminium. Une fois sec, calciner la feuille de dioxyde de titane dans un four à silencieux de moins de 400 degrés Celsius pendant deux heures avec un taux de chauffage de deux degrés Celsius par minute.Pour effectuer des essais catalytiques sous lumière concentrée, nettoyez le réacteur en forme de cylindre inoxydable avec l’eau ionisée. Ensuite, séchez-le dans un four à 60 degrés Celsius pendant 10 minutes pour ne pas interférer avec d’autres sources de carbone. Après séchage au four, ajouter deux millilitres d’eau, un agitateur et un support catalyseur au réacteur.Placer un verre à quartz avec des verser sur le fond du support et placer les catalyseurs de dioxyde de titane sur le centre du verre à quartz. Maintenant, placez le trou de tasse thermique par une ouverture dans le mur de réacteur et sur la surface de catalyseur. Ajouter une lentille Fresno sur le dessus du support et sceller le réacteur avec une fenêtre en verre à quartz.Placez le réacteur sur l’appareil électromagnétique et vérifiez l’étanchéité de l’air avec de l’azote. Alimentez le dioxyde de carbone dans le réacteur à l’intermédiaire d’un contrôleur de débit de masse et rincez le réacteur au moins trois fois pour changer le gaz du réacteur en dioxyde de carbone. Placez la lampe Xénon à deux centimètres directement au-dessus du réacteur.Puissance sur la lampe Xénon et ajuster son courant à 15 ampères, puis allumer le commutateur des agitateurs magnétiques pour démarrer la réaction. Enregistrez le changement de température à la surface du catalyseur et dans le gaz. Analyser le produit toutes les heures à l’aide d’une chromatographie gazeuse équipée du détecteur ionisé de flamme et d’une colonne capillaire pour la séparation des carbones hydroélectriques avec un à six carbones.Calculez le nombre de produits selon la méthode de la ligne standard externe. Avant de quantifier le produit construire une courbe standard de méthane. Montré ici est un dispositif pour concentrer la réduction photocatalytique du dioxyde de carbone.La caractérisation du catalyseur par XRD et SEM a montré que le catalyseur préparé était un nanotube typique d’oxyde de titane. Montré ici est le catalyseur sous la lumière naturelle. Sous la lumière de concentration le catalyseur montre un peu brillant.Ici, le modèle de diffraction des rayons X est montré, après avoir concentré l’irradiation de la lumière, pour révéler des changements de structure cristalline. La cristallinité est clairement améliorée après réaction sous la lumière de concentration. Le rendement en méthane est mesuré sous lumière naturelle et sous lumière concentrée.Les taux de réaction du méthane sur différents catalyseurs ont été considérablement améliorés dans les conditions de concentration. Le prétraitage du catalyseur avec du gaz approprié augmenterait encore le taux de production de méthane. Suivant cette procédure, d’autres méthodes comme la photocatalyse concentrée sous la lumière du soleil réelle peuvent être exécutées afin de répondre aux questions additionnées comme le fractionnement photocatalytique de l’eau, et la dégradation des composés organiques volatils sous la lumière du soleil réelle.Après son développement, cette technique a ouvert la voie pour les chercheurs dans le domaine photocatalytique comment améliorer le comportement de photoréduction du dioxyde de carbone dans un système photochimique. N’oubliez pas que travailler avec la lumière concentrée peut être extrêmement dangereux et des précautions telles que googles doivent toujours être prises lors de l’exécution de cette procédure.

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

Research

Recherche

JoVE Journal

Engineering

Ingénierie

Une stratégie générale pour le développement de la charge de séparation semi-conducteurs composites nanocristaux déployables pour la production d'énergie solaire est présenté. Nous montrons que l'assemblage de nanocristaux domaines donneur-accepteur dans une géométrie nanoparticule unique donne lieu à une fonction photocatalytique, tout en vrac-hétérojonctions de donneur-accepteur films nanocristal peut être utilisé pour la conversion de l'énergie photovoltaïque.

La récolte de l&#39;énergie solaire au moyen de nanocristaux de charge de séparation des solides et de leurs

Dispositif intégré, comportant une cellule et triplet-triplet solaire annihilation up-conversion d'unité à colorant a été produit, ce qui donne une meilleure exploitation de la lumière, à partir d'une section plus large du spectre solaire. Compte tenu des niveaux d'irradiation modestes une réponse grandement accrue de photons de basse énergie a été démontrée, ce qui donne un chiffre record de mérite pour les cellules solaires à colorant.

L&#39;intégration d&#39;un système Annihilation Up-conversion triplet triplet visant à accroître à colorant cellule solaire réponse au sous-bande interdite Lumière

Le sulfure d’étain (SnS) est un matériau candidat pour les cellules solaires non toxiques abondantes sur Terre. Ici, nous démontrons le processus de fabrication des cellules solaires SnS en utilisant le dépôt de couche atomique, qui donne un rendement de conversion de puissance certifié de 4,36 %, et l’évaporation thermique qui donne un rendement de 3,88 %.

Faire Enregistrez-efficacité SnS cellules solaires par évaporation thermique et Atomic Layer Deposition

Ici, nous présentons un protocole pour fabriquer des cellules solaires à couches minces organiques en utilisant une matrice coucheuse mini-slot et caractérisations connexes en ligne de structure en utilisant des techniques de diffusion de synchrotron.

Fabrication d'impression de gros hétérojonction cellules solaires et In Situ Morphologie Caractérisation

Deux configurations « Épreuve d’effort combiné avec in situ measurement », qui permettent de suivre en temps réel la dégradation accélérée des cellules et modules solaires, ont été conçues et construites. Ces configurations permettent l’utilisation simultanée de l’humidité, de température, de préjugés électriques et éclairage contrôlés indépendamment des facteurs de stress. Les configurations et les diverses expériences exécutées sont présentés.

In Situ Suivi de la dégradation de Performance accélérée des cellules et Modules solaires : une étude de cas pour les cellules solaires de Cu (In, Ga) Se2

Le doublet achromatique sur verre (ADG) Fresnel lentille fait utiliser des deux matériaux avec une dispersion différente pour réduire l’aberration chromatique et augmenter la concentration réalisable. Dans cet article, un protocole pour la caractérisation complète de la lentille de Fresnel ADG est présenté.

Intérieur évaluation expérimentale de l’efficacité et l’Irradiance Spot du Doublet achromatique sur verre (ADG) lentille de Fresnel pour concentrer l’énergie photovoltaïque

Cet ouvrage fournit un procédé expérimental détaillé pour le dépôt de Sb2S3 sur une couche mésoporeux TiO2 à l’aide d’une LAPE3-solution complexe thiourée pour des applications en Sb2S3-sensibles des cellules solaires. Cet article détermine également les facteurs clés qui régissent le processus de dépôt.

Facteurs affectant la Performance des Sb2S3clés-sensibilisés cellules solaires pendant une Sb2S3 dépôts via LAPE3-thiourée Solution-traitement complexe

Nous avons directement incorporé un colorant organique à base de stilbene dans un noyau de cobaloxime pour générer un dyade photoensiton-catalyseur pour la production photocatalytique H2. Nous avons également développé une configuration expérimentale simple pour évaluer la production de H2 à la lumière par des assemblages photocatalytiques.

Développer des hybrides Photosensitizer-Cobaloxime pour la production H2 à propulsion solaire dans des conditions aérobiques aqueuses

Ce travail décrit le processus complet de fabrication de l’absorbeur mince cadmium telluride/cadmium telluride dispositifs photovoltaïques pour une efficacité accrue. Le processus utilise un système automatisé de vide en ligne pour les dépôts de sublimation à espace rapproché qui est évolutif, de la fabrication de petits dispositifs de recherche de zone ainsi que des modules à grande échelle.

Close-Space Sublimation-Deposited Ultra-Thin CdSeTe/CdTe Solar Cells for Enhanced Short-Circuit Current Density and Photoluminescence

Cet article est une démonstration et une ligne directrice pour effectuer et analyser en interne (avec un instrument de radiographie de laboratoire) in situ gisaxs expériences d’encres de séchage sur roll-to-roll slot-die enduit, photovoltaïque organique non fullerène.

In situ Incidence de pâturage Diffusion des rayons X à petit angle sur revêtement roll-to-roll des cellules solaires organiques avec instrumentation aux rayons X de laboratoire

Une technique de synthèse pour préparer le photocatalyseur ZnCoS/ZnCdS sensible à la lumière visible avec une structure cristalline jumelle et la technique d’essai de réaction photoredox de son activité photocatalytique et de sa sélectivité dans l’évolution deH2 et la production de benzaldéhyde est présentée.

Synthèse et évaluations des performances de ZnCoS/ZnCdS avec structure à deux cristaux pour la photocatalyse redox multifonctionnelle dans les applications énergétiques

Découvrez la photoréduction du CO₂ en CH₄ par concentration de lumière solaire. Cette méthode améliore les taux de réaction en photosynthèse artificielle grâce à l'intensité lumineuse accrue et à l'utilisation de catalyseurs TiO₂.

CO 2 Photoreduction à CH 4 Performance Under Concentrating Solar Light CO 2 Photoreduction to CH 4 Performance Under Concentrating Solar Light CO 2 Photoreduction to CH4 Performance Under Concentrating Solar Light CO2 (Vidéo) | JoVE Journal

CO 2 Photoreduction à CH 4 Performance Under Concentrating Solar Light CO 2 Photoreduction to CH 4 Performance Under Concentrating Solar Light CO 2 Photoreduction to CH₄ Performance Under Concentrating Solar Light CO₂

Explorer plus de vidéos