Name: CO2 פוטותורזציה ל-CH4 ביצועים תחת ריכוז אור סולארי (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-06-12T12:30:00.000+00:00
Duration: 7 min 8 s
Description: חקור שיטה לשיפור הפחתת CO₂ פוטוקטליטית ל-CH₄ באמצעות ריכוז אנרגיה סולארית. הפרוטוקול מדגים הכנת צברי טיטניום דו-חמצני ומדידת תפוקת מתאן בתנאי עוצמת אור גבוהה.

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

עבודה זו נתמכת על ידי הקרן המדע הטבעי של סין (מס ' 21506194, 21676255).

שים לב: נא להתייעץ עם כל גליונות הנתונים הרלוונטיים של בטיחות חומרים (MSDS) לפני הפעולה. מספר כימיקלים הם דליקים ומאוד מאכל. התמקדות באור עלולה לגרום לעוצמת אור מזיקה ולעלייה בטמפרטורה. אנא השתמשו בכל מתקני הבטיחות המתאימים כגון ציוד הגנה אישי (כוסות בטיחות, כפפות, מעילים, מכנסיים וכו ').
1. הכנה Catalyst
<ol><li>
הכנת TiO2 על ידי אנוזציה הערה: אנו משתמשים בסכיני מתכת ובנייר לסכל כשני אלקטרודות נגד. שתי האלקטרודות מכניסים. לאלקטרוליט כאשר משתמשים בחשמל, המתכת באתר האנאודה מחמצדת.<ol>
<li>התמוססות 0.3 g של NH4F ו-2 מ ל של H2O לתוך 100 mL של גליקול בגביע 200-mL עם מערבב כדי ליצור את האלקטרוליט. הכניסו את הגביע עם האלקטרוליט לאמבט מים ב45 ° c.</li>
		<li>חתוך את נייר הכסף Ti (50 x 250 mm גודל) עם מספריים כדי 25 x 25 מ"מ.</li>
		<li>פולנית משטח רדיד לסכל עם נייר זכוכית 7,000-mesh כדי להסיר את פני השטח זיהומים.</li>
		<li>לטבול את רדיד האלומיניום בבקבוקון נפחי המכיל 15 מ ל אתנול, ואז בקבוקון עם 15 מ ל של אצטון, לאחר מכן לטפל בו 15 דקות עם מנקה אולטראסאונד. להוציא את נייר הכסף Ti, לשטוף אותו 3-5x עם מים מוהים, ולמקם אותו בבקבוקון נפחי המכיל 20 מ ל אתנול.</li>
		<li>התמוססות 10 מ ל של H2או, 5 מ ל של hno3, 3 מל של h2o 2, 1 מ"ל של 18% wt (NH2)2CO, ו 1 ml של 18% wt NH4F לתוך גביע 100-ml כדי ליצור פתרון ליטוש.</li>
		<li>להוציא את הנייר הכסף Ti מבקבוק האתנול, לשטוף אותו 3x עם מים מפוהים, ולשים אותו לתוך ליטוש פתרון עבור 2-3 דקות. הסר את נייר הכסף של Ti ושטוף אותו במים מפוהים עבור 3x.</li>
		<li>השתמש בקליפ תנין אנודת כדי להחזיק בנייר הכסף Ti שטופלו מראש ובקליפ אחר כדי להחזיק את הנייר Pt (25 x 25 מ"מ). מניחים את שני הרחפות פנים אל פנים באלקטרוליט במרחק של 2 ס מ זה מזה. הפעל את מקור הכוח הנוכחי התייצב (DC), כוון את המתח ל-50 V, ואלקטרוייז במשך 30 דקות.</li>
		<li>לאחר החלת האנוזציה, לסגור את הכוח להוציא את TiO2 רדיד אלומיניום</li>
		<li>לטבול את רדיד האלומיניום בבקבוקון נפחי המכיל 15 מ ל אתנול, ואז בקבוקון עם 15 מ ל של אצטון, לאחר מכן לטפל בו 15 דקות עם מנקה אולטראסאונד. להוציא את הנייר הכסף Ti, לשטוף אותו 3-5x עם מים מפוהים, ולמקם אותו בכור 50-mL.</li>
		<li>הניחו את הכור בתנור ב-60 מעלות צלזיוס ב-12:00 כדי לאפשר לנייר הכסף להתייבש.</li>
		<li>הקלצין את TiO2 רדיד לסכל בתנור עמעם את תחת 400 ° צ' עבור 2 h עם שיעור חימום של 2 ° צ'/מינימום.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. בדיקות קטליטייםוניתוח P רוקט
<ol><li>
בדיקות קטליטי תחת ריכוז אור
	<ol>
<li>נקה את הכור בצורת גליל מפלדת אל-חלד (קוטר פנימי = 5.5 ס מ, נפח = 100 mL) עם מים מוהים ולאחר מכן יבש אותו בתנור ב 60 ° צ' עבור 10 דקות, כדי להבטיח לא הפרעה ממקורות פחמן אחרים.</li>
		<li>להוציא את הכור מהתנור, להוסיף 2 מ"ל H2O, מערבב, ומחזיק זרז (מדף קטן המחזיק את הזרז בכור), ולשים זכוכית קוורץ עם נקבוביות (קוטר = 2 ס מ) על החלק התחתון של המחזיק ו-TiO2 catalyst (קוטר = 1 ס מ) על מרכז זכוכית הקוורץ. שימו זוג תרמי דרך פתח על קיר הכור על משטח הזרז. להוסיף עדשת פרנל על החלק העליון של המחזיק ולאטום את הכור עם חלון זכוכית קוורץ.</li>
		<li>. שים את הכור על המנגנון האלקטרומגנטי בדוק את האטימות באוויר עם חנקן (N2).</li>
		<li>להאכיל את CO2 (99.99%) לתוך הכור באמצעות בקר זרימה מסה (MFC) ולשטוף את הכור לפחות 3x כדי לשנות את הגז בכור ל-CO2.</li>
		<li>מניחים את המנורה Xe 2 ס מ ישירות מעל הכור, לפתוח את כוח המנורה Xe ולהתאים את הנוכחי שלה 15 A, ולהפעיל את הבורר מגנטית מעבר כדי להתחיל את התגובה.</li>
		<li>הקלט את שינויי הטמפרטורה. על משטח הזרז ובגז</li>
	</ol>
</li>
	<li>
ניתוח מוצרים
	<ol>
<li>לנתח את המוצר כל 1 h באמצעות כרומטוגרפיה גז (GC), אשר מצויד בגלאי להבה-מוהים (הפיד) ועמודה קפילר (ראה טבלת חומרים) עבור הפרדה של c1-c6 פחמימנים.</li>
		<li>חשב את מספר המוצרים על-ידי שיטת קו התקן החיצוני. לפני כימות המוצר, לבנות עיקול רגיל של מתאן (CH4).</li>
	</ol>
</li>
	<li>
בדיקות קטליטי תחת ריכוז האור עם טיפול מקדים הערה: הליך זה דומה ל-2.1, עם הבדלים שצוינו.<ol>
<li>לשטוף את הכור כמו בשלב 2.1.1.</li>
		<li>להרכיב את הכור כמו בשלב 2.1.2, למעט בלי להוסיף H2O.</li>
		<li>בדוק את האטימות באוויר כמו בשלב 2.1.3.</li>
		<li>להאכיל את הגז טרום הטיפול (כגון אוויר, N2 ו-H2O) לתוך הכור דרך MFC ו-exchange הגז שלוש פעמים ברציפות כדי להפוך את הכור טהור הטיפול הקדם.</li>
		<li>להתאים את המנורה כמו בשלב 2.1.5.</li>
		<li>לשמור על הזרז תחת אור (10 להתרכז יחס) התאורה עבור 1 h באטמוספירה אוויר, ואז לכבות את המנורה Xe ואת מערבב מגנטי כדי לסיים טרום טיפול.</li>
		<li>להאכיל את CO2 (99.99%) לתוך הכור כמו בשלב 2.1.4.</li>
		<li>הכנס 2 מ ל2מטרים לתוך הכור מפתח הקיר. פתח את המנורה Xe כוח מגנטי להתחיל את התגובה כמו שלב 2.1.5.</li>
		<li>הקלט את שינוי הטמפרטורה כמו בשלב 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>

. למחברים אין מה לגלות

ריכוז האור מפחית את אזור התקרית הקלה ודורש שימוש בזרז בצורת דיסק או במחולל שנקרא מיטה קבועה כדי להחזיק את הזרז. מאז מקור האור הוא בדרך כלל מנורה בצורת עגול, את הצורה של הזרז צריך גם להיות עגול. כדי להשיג דיסק עגול, ניתן ללחוץ על האבקה לתוך דיסק על-ידי שולחנות או לשנות את רדיד המתכת לתוך תחמוצת על-ידי אנוזציה. שיטת האנוזציה משתמשת בחשמל כדי לחמצן את המתכת למוליכים למחצה של תחמוצת. כפי שקודמן מתכת כבר גיליון או נייר כסף, זה יכול להיות גזוז יותר בקלות לאחר חמצון מבלי לשבור אותו.
גורם נוסף שצריך ל...

הניצול של דלקים מאובנים מלווה כמויות גדולות של פליטת CO2 , תורם מאוד התחממות כדור העולם. CO2 לכידת, אחסון, והמרה חיוניים כדי להפחית את התוכן CO2 באטמוספירה1. Photor, החברה של CO2 כדי פחמימנים יכול להפחית co2, להמיר co2 כדי דלקים, ולשמור אנרגיה סולארית. עם זאת, CO2 היא מולקולה יציבה מאוד. הקשר שלו C = O בעל אנרגיית דיסוציאציה גבוהה יותר (על 750 kJ/מול)2. משמעות הדבר היא כי CO2 קשה מאוד להיות מופעל והופך, ורק אור גל קצר רק עם אנרגיה גבוהה יכול להיות פונקציונלי במהלך התהליך. לכן, שיתוף2 מחקרים photortion סובלים המרה נמוכה יעילות ושיעורי התגובה בהווה. CH המפורסם ביותר4 שיעורי תשואה הם רק בכמה μ:· gקטה-1· h-1 רמות על TiO2 catalyst3,4. העיצוב והייצור של מערכות פוטוקטליטי עם יעילות המרה גבוהה ושיעור התגובה עבור הפחתת CO2 להישאר אתגר.
אחד האזור הפופולרי של מחקר לתוך CO2 זרזים לשיפור הוא להרחיב את הלהקה אור זמין לספקטרום גלוי ולשפר את יעילות הניצול של אורכי גל אלה5,6. במקום זאת, בכתב יד זה, אנו משתדלים להגדיל את קצב התגובה על ידי שיפור עוצמת האור. ככוח המניע של תגובת פוטוקטליטי הוא אור סולארי, הרעיון הבסיסי הוא להשתמש בטכנולוגיית ריכוז כדי להעלות את האירוע עוצמת אור סולארית, ולכן, להגדיל את קצב התגובה. הדבר דומה לתהליך תרמוקטליטי, שבו ניתן להגדיל את קצב התגובה על-ידי הגברת הטמפרטורה. כמובן, לא ניתן להגדיל את אפקט הטמפרטורה בצורה אינסופית, ובדומה לעוצמת האור; המטרה העיקרית של מחקר זה היא למצוא את עוצמת האור או יחס הריכוז המתאים.
זה לא הניסוי הראשון שמשתמש בריכוז הטכנולוגיה. למעשה, זה כבר בשימוש נרחב ריכוז כוח סולארית ושפכים טיפול במים7,8. ביואטיליים כגון נסורת עץ אשור ניתן pyrolyzed בכור השמש9,10. חלק מהדוחות הקודמים הזכירו את השיטה לשיתוף2 ,11,12,13. דוגמה אחת הציגה הפרש 50% בתפוקת המוצר כאשר עוצמת האור הכפילה14. הקבוצה שלנו מצאה כי אור הריכוז יכול להעלות את CH4 קצב תשואה עם עלייה עד 12 קיפול בעוצמה. בנוסף, טיפול מקדים של זרז לפני התגובה על ידי ריכוז האור יכול עוד יותר להגדיל את CH4 שיעור תשואה15. כאן, אנו מדגימים את המערכת הניסיונית ואת השיטה בפרוטרוט.

<table><tbody><tr><td>נייר כסף, 99.99%</td> <td>הביי מתכת טכנולוגיה ושות', בע"מ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>נייר כסף Pt, 99.99%</td> <td>טיאנג'ין אאידה Henghao טכנולוגיה ושות', בע"מ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>אמוניום פלואוריד, 98%</td> <td>אלאדין</td><td>A111758</td> גליקול <td>רגיש ללחות</td></tr><tr><td>, >99.9%</td> <td>אלאדין</td><td>E103323</td><td></td></tr><tr><td>אתנול נטול מים,>99.9%</td> <td>אלאדין</td><td>E111977</td> אצטון <td>דליק</td></tr><tr><td>, >99.5%</td> <td>האנגג'ואו שואנגלין כימיקלים בע"מ</td><td>200-662-2</td><td>ריח מגרה</td></tr><tr><td>חומצה חנקתית, 65.0%-68.0%</td> <td>האנגג'ואו שואנגלין כימיקלים ושות', בע"מ</td><td>231-714-2</td> מי חמצן <td>רגיש ללחות</td></tr><tr><td>, 30 wt. % ב-H2O</td><td>Aladdin</td><td>H112515</td> אוריאה <td>חמצונית</td></tr><tr><td>חזקה, 99%</td> <td>Aladdin</td><td>U111897</td><td></td></tr><tr><td>מים נטולי יונים, 99.00%</td> מנורת Xe <td>מתוצרת</td><td></td><td></td>מעבדה</tr><tr><td>, CELHXF300/CELHXUV300</td><td>Beijing Zhongjiao Jinyuan Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>כור צילינדר אל חלד, CEL-GPPC</td><td>בייג'ינג Zhongjiao Jinyuan ושות', בע"מ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>עדשת פרנל, MYlens</td><td>Meiying Technology Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>7000 נייר זכוכית רשת</td><td>Zibo Taichuan Abrasives Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>מנקה אולטראסוני, SK2210HP</td><td>שנחאי Kedao מכשיר אולטרסאונד ושות', בע"מ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>אמבט מים תרמוסטטי, DF-101S</td><td>Boncie Instrument Technology Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>קליפ תנין</td><td>גואנגג'ואו Rongyu ושות', בע"מ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>מקור מתח קבוע DC, DY-150V 2A</td><td>שנחאי אנדינג אלקטריק ושות', בע"מ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>תנור מופל, KSL-1200X</td><td>Hefei Kejing Materials Technolgy Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>זכוכית קוורץ</td><td>Lianyungang Weida קוורץ מוצרים ושות', בע"מ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>צמדים תרמיים, WRNK-191K</td><td>Feiyang אביזרי חשמל ושות', בע"מ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>מערבל אלקטרונמגנטי, 85-2</td><td>שנחאי Zhiwei מכשירי חשמל ושות', בע"מ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>משאבת ואקום, SHB-IIIA</td><td>מחוז הנאן Taikang מפעל</td><td></td><td></td>ציוד מדע וחינוך</tr><tr><td>כרומטוגרף גז, GC2014</td><td>SHIMAPZU</td><td></td><td></td></tr><tr><td>HT-PLOT Q עמודה נימית</td><td>Hychrom</td><td></td><td></td></tr><tr><td>מד כוח אופטי, CEL-NP2000</td><td>בייג'ינג Zhongjiao Jinyuan ושות', בע"מ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>משקל אלקטרוני, JJ124BC</td><td>שנחאי Jingtian מכשירים אלקטרוניים ושות', בע"מ</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

co2 פוטותורזציה ל-ch4 ביצועים תחת ריכוז אור סולארי

CO2 Photoreduction to CH4 Performance Under Concentrating Solar Light

אנו להדגים שיטה לשיפור של CO2 photorהדגמה. ככוח המניע של תגובת פוטוקטליטי הוא מאור השמש, הרעיון הבסיסי הוא להשתמש בטכנולוגיית ריכוז כדי להעלות את האירוע עוצמת אור סולארית. ריכוז אור שטח גדול על אזור קטן לא יכול רק להגביר את עוצמת האור, אלא גם להקטין את כמות הזרז, כמו גם את נפח הכור, ולהגדיל את טמפרטורת פני השטח. ריכוז האור יכול להתממש על ידי מכשירים שונים. בכתב היד הזה, הוא מתגשם על ידי עדשת פרנל. האור חודר לעדשה ומרוכז בזרז בצורת דיסק. התוצאות מראות כי גם שיעור התגובה וגם התשואה הכוללת מוגברת ביעילות. ניתן להחיל את השיטה על רוב שיתוף2 הזרזים, כמו גם תגובות דומות עם שיעור תגובה נמוך באור טבעי.

מערכת הכור פוטוקטליטי המקורי מכיל בעיקר שני רכיבים, מנורה Xe ו המחולל גליל נירוסטה. עבור הריכוז מערכת המחולל אור, הוספנו עדשת פרנל ומחזיק זרז, כפי שמוצג באיור 1. עדשת פרנל משמשת לרכז את האור באזור קטן יותר. ככל שהאור היה מרוכז, יש להציב את הזרז באזור מואר; לכן, הזרז מורכב לצורת דיסק, ומחזיק משמש להחזיק את הזרז באזור זה.
כאשר נעשה שימוש בשיטת האנוזציה, שכבה של מערכי ננוtube של TiO הטופס על נייר הכסף....

אנו מציגים פרוטוקול לשיפור הביצועים של CO2 photor, כדי CH4 על ידי הבהרה של עוצמת אור האירוע באמצעות ריכוז טכנולוגיה סולארית אנרגיה.

CO2 פוטותורזציה ל-CH4 ביצועים תחת ריכוז אור סולארי

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 ...

שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בתחום הפוטוסינתזה המלאכותית, כגון צילום פחמן דו חמצני למתאן. טכנולוגיית ריכוז יכולה לא רק להגביר את עוצמת האור, אלא גם להפחית את כמות הזרז כמו גם את נפח הכור, תוך הגדלת טמפרטורת התגובה, ובכך להגדיל את קצב תגובת הצילום. למרות שיטה זו יכולה לספק תובנה לתוך הפחתה פוטו-קלטתית של פחמן דו חמצני, זה יכול להיות מיושם גם על מערכות אחרות כגון ריכוז אנרגיה סולארית וטיפול בשפכים.כדי להכין את טיטניום דו חמצני על ידי אנודיזציה להמיס 0.3 גרם של אמוניום פלואוריד ושני מיליליטר של מים לתוך 100 מיליליטר של גליקול ב 200 מיליליטר מקור עם stirrer כדי ליצור את האלקטרוליט. מניחים את הבקבוק עם האלקטרוליט לאמבט מים של 45 מעלות צלזיוס. לקצץ את רדיד טיטניום עם מספריים ל 25 על ידי 25 מילימטרים ולאחר מכן ללטש את משטח נייר אלומיניום טיטניום עם נייר חול רשת 7000 כדי להסיר את זיהומים פני השטח.להטביע את רדיד טיטניום בבקבוק נפח המכיל 15 מיליליטר של אתנול ולאחר מכן בקבוקון עם 15 מיליליטר של אצטון. עכשיו לטפל בנייר כסף במשך 15 דקות עם מנקה קולי. מוציאים את רדיד הטיטניום, שוטפים אותו שלוש עד חמש פעמים במים מיוננים ומניחים אותו בבקבוק נפח המכיל 20 מיליליטר של אתנול.הכן את פתרון הליטוש ב-100 מיליליטר כפי שמתואר בפרוטוקול הטקסט. עכשיו להסיר את רדיד טיטניום מבקבוק האתנול, לשטוף אותו שלוש פעמים עם מים מיונים ולשים אותו לתוך פתרון ליטוש במשך שתי דקות. מוציאים את רדיד הטיטניום ושוטפים אותו במים היונים שלוש פעמים נוספות.השתמש קליפ תנין אנואיד להחזיק את רדיד טיטניום pretreated קליפ קתודה להחזיק רדיד פלטינה. מניחים את שני רדידים פנים אל פנים באלקטרוליט במרחק של שני סנטימטרים אחד מהשני. הפעל את זרם ישיר מקור כוח זרם מיוצב, לכוון את המתח ל 50 וולט אלקטרוליז במשך 30 דקות.לאחר שה אנודיזציה סיימה לכבות את החשמל ולהוריד את רדיד טיטניום דו חמצני. להטביע את רדיד טיטניום בבקבוק נפח המכיל 15 מיליליטר של אתנול ולאחר מכן להעביר לבקבוקון עם 15 מיליליטר של אצטון. לטפל בנייר אלומיניום במשך 15 דקות עם מנקה קולי.לאחר הטיפול, לשטוף את רדיד טיטניום שלוש עד חמש פעמים עם מים מיונים וממקמים אותו 15 מיליליטר כור היתוך. שים את כור ההיתוך בתנור ב 60 מעלות צלזיוס במשך 12 שעות כדי לאפשר את נייר הכסף להתייבש. לאחר התייבשות, קלצ'ין רדיד טיטניום דו חמצני בתנור עמום תחת 400 מעלות צלזיוס במשך שעתיים עם קצב חימום של שתי מעלות צלזיוס לדקה.כדי לבצע בדיקות קטליטיות תחת אור ריכוזי, נקה את הכור בצורת צילינדר אל-חלד עם המים היונים. ואז לייבש אותו בתנור ב 60 מעלות צלזיוס במשך 10 דקות כדי להבטיח שום הפרעה ממקורות פחמן אחרים. לאחר ייבוש בתנור, מוסיפים שני מיליליטר מים, ערבוב ומחזיק זרז לכור.מניחים קוורץ עם נשפך על החלק התחתון של המחזיק ומ מניחים את זרזים טיטניום דו חמצני על מרכז קוורץ. עכשיו לשים חור תרמית דרך פתח בקיר הכור ועל פני השטח זרז. מוסיפים עדשת פרזנו על החלק העליון של המחזיק ואוטמים את הכור עם חלון זכוכית קוורץ.מניחים את הכור על המנגנון האלקטרומגנטי ולבדוק את לחץ האוויר עם חנקן. להאכיל את הפחמן הדו חמצני לתוך הכור באמצעות בקר זרימה המונית לשטוף את הכור לפחות שלוש פעמים כדי לשנות את הגז בכור לפחמן דו חמצני. מניחים את מנורת קסנון שני סנטימטרים ישירות מעל הכור.הפעל את מנורת הקסנון והתאם את זרם הזרם ל- 15 אמפיר ולאחר מכן הפעל את מתג המערבבים המגנטיים כדי להתחיל את התגובה. רשום את שינוי הטמפרטורה על פני הזרז ובגז. לנתח את המוצר כל שעה באמצעות כרומטוגרפיה גז מצויד גלאי מיוון להבה עמוד נימי להפרדת פחמנים הידרו עם אחד עד שישה פחמן.חשב את מספר המוצרים לפי שיטת הקו הסטנדרטי החיצוני. לפני כימות המוצר לבנות עקומה סטנדרטית של מתאן. מוצג כאן הוא מכשיר להתרכז הפחתה פוטו-קלטתית של פחמן דו חמצני.אפיון XRD ו- SEM של הזרז הראה כי הזרז המוכן היה צינורית תחמוצת טיטניום טיפוסית. מוצג כאן הוא הזרז תחת אור טבעי. תחת אור ריכוז הזרז מראה קצת זוהר.כאן תבנית דיפוזיה רנטגן מוצג, לאחר ריכוז הקרנה אור, כדי לחשוף שינויים במבנה הגביש. הגבישות משתפרת בבירור לאחר תגובה תחת אור ריכוזי. תפוקת המתאן נמדדת תחת אור טבעי ותחת ריכוז.שיעורי התגובה של מתאן על זרז שונים שופרו באופן משמעותי בתנאים ריכוזיים. טיפול מקדים בזרז עם גז מתאים יגדיל עוד יותר את קצב ייצור המתאן. בעקבות הליך זה, ניתן לבצע שיטות אחרות כמו פוטו-קלטתיזה מרוכזת תחת אור שמש אמיתי על מנת לענות על שאלות נוספות כמו פיצול פוטו-קלטתי של מים, והשפלה של תרכובות אורגניות נדיפות תחת אור שמש אמיתי.לאחר התפתחותו, טכניקה זו סללה את הדרך לחוקרים בתחום הפוטקטליטי כיצד לשפר את התנהגות הצילום של פחמן דו חמצני במערכת פוטוכימית. אל תשכח כי עבודה עם ריכוז אור יכול להיות מסוכן מאוד אמצעי זהירות כגון googles תמיד צריך להילקח בעת ביצוע הליך זה.

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

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

אסטרטגיה כללית לפיתוח של הפרדת תשלום מרוכבים מוליכים למחצה ננו פריסה לייצור אנרגיה סולארית מוצגת. אנו מראים כי הרכבה של תחומי התורם acceptor ננו בגיאומטרית nanoparticle אחת מעורר פונקצית הפוטו, בעוד בתפזורת-heterojunctions של-acceptor תורם ננו סרטים יכול לשמש להמרת אנרגית פוטו.

קצירת אנרגיה סולארית באמצעות תשלום פרדת Nanocrystals והמוצק שלהם

מכשיר משולב, כוללים יחידות השמדת תא ושלישיית שלישייה סולרית צבען רגיש עד המרה הופק, ונותן קצירת אור משופר, מסעיף רחב יותר של ספקטרום השמש. תחת רמות קרינה צנועות תגובה משופרת באופן משמעותי לפוטוני אנרגיה נמוכים הודגמה, מניב שיא דמותו של הכשרון עבור תאים סולריים צבען רגיש.

שילוב מערכת Up-המרת שלישיית שלישיית השמדה כדי לשפר רגיש-Dye תגובת תאי שמש לאור תת bandgap

פח גופרתי (SnS) הוא חומר מועמד לתאים סולאריים שאינם רעילים בשפע בכדור הארץ. כאן, אנו מדגימים את הליך הייצור של התאים הסולאריים SnS המשתמשים בתצהיר שכבה אטומית, המניב יעילות המרת הספק מאושרת של 4.36%, ואידוי תרמי המניב 3.88%.

מה שהופך את התאים סולריים שיא יעילות SNS על ידי אידוי תרמי ואטומית שכבת הפקדת

כאן, אנו מציגים פרוטוקול לפברק תאים סולריים אורגני סרט דק באמצעות coater למות מיני חריץ ומאפייני מבנה אונליין הקשורים באמצעות טכניקות פיזור synchrotron.

ייצור הדפסת תאים סולריים heterojunction הגורף באתרו אפיון מורפולוגיה

כיוונוני 'בדיקת המאמץ משולבים עם מדידת בחיי עיר' שני, אשר מאפשרים ניטור בזמן אמת של השפלה מואצת של תאים סולריים ומודולים, תוכנן, נבנה. כיוונונים אלה מאפשרים את השימוש בו זמנית לחות, טמפרטורה, הטיות חשמל, תאורה עצמאי נשלט גורמי הלחץ. את הכיוונונים וניסויים שונים להורג מוצגים.

בחיי עיר פיקוח על הפגיעה בביצועים מואצת של תאים סולריים מודולים: חקר מקרה של תאים סולריים2 Se Cu (ב, Ga)

כפיל אכרומטי על זכוכית (ADG) פרנל עדשה עושה שימוש בחומרים שני עם פיזור שונות כדי להפחית אברציה כרומטית להגביר את ריכוז השגה. בנייר זה, מוצג עבור אפיון מלא עדשת פרנל ADG פרוטוקול.

הערכת ניסיוני מקורה של יעילות, Irradiance שתאכלו כפיל אכרומטי על זכוכית (ADG) עדשת פרנל ריכוז Photovoltaics

עבודה זו מספק הליך ניסיוני מפורט עם העדות של Sb2S3 בשכבה mesoporous TiO2 באמצעות SbCl3-פתרונות מורכבים thiourea עבור יישומים Sb2S3-רגיש תאים סולריים. מאמר זה קובע גם גורמים מרכזיים המסדירים את התהליך התצהיר.

מפתח גורמים המשפיעים על הביצועים של Sb2S3-רגיש תאים סולריים במהלך Sb2S3 התצהיר ויה SbCl3-עיבוד פתרון מורכב thiourea

יש לנו משולבים ישירות צבע אורגני מבוסס העצם לתוך ליבת הקובלני כדי ליצור פוטוסנסיקטאז צמד-catalyst עבור פוטוקטליטי H2 הייצור. פיתחנו גם התקנה ניסיונית פשוטה להערכת הייצור H2 המונעת על ידי photocatalytic הרכבות.

פיתוח פוטוסנסיבקובלהלאיים עבור הייצור הסולארית H2 הפקה בתנאים אירובי מימית

עבודה זו מתארת את תהליך הייצור המלא של מכשירים פוטו-וולטאי קדמיום לשיפור יעילות מוגברת. התהליך מנצל מערכת ואקום אוטומטית בתוך שורה לקבלת מרחב הסובלימציה המראה מדרגי, מתוך הייצור של מכשירים מחקר שטח קטן, כמו גם מודולים בקנה מידה גדול.

מרחב המראה הופקד במיוחד CdSeTe/CdTe תאים סולריים עבור משופר במעגל קצר מעגל צפיפות ופוטוטולוט

נייר זה הוא הדגמה והנחיה לבצע ולנתח בתוך הבית (עם מכשיר רנטגן מעבדה) בניסויים GISAXS situ של ייבוש דיו על רול לגלגול חריץ למות מצופה, לא פולרן אורגני פוטו וולטאי.

באתרו שכיחות מרעה פיזור רנטגן זווית קטנה על ציפוי רול לגלגול של תאים סולריים אורגניים עם מכשור רנטגן מעבדה

מוצגת טכניקת סינתזה להכנת ה-ZnCoS/ZnCdS המגיב לאור הנראה עם פוטו-קטליזטור במבנה גבישי תאום וטכניקת בדיקת תגובת הפוטו-רדוקס של הפעילות הפוטו-קטליטית והסלקטיביות שלו באבולוציה של H2 וייצור בנזלדהיד.

סינתזה והערכות ביצועים של ZnCoS/ZnCdS עם מבנה גביש תאום עבור פוטו-קטליזה רב-תכליתית של חמצון חיזור ביישומי אנרגיה

חקור שיטה לשיפור הפחתת CO₂ פוטוקטליטית ל-CH₄ באמצעות ריכוז אנרגיה סולארית. הפרוטוקול מדגים הכנת צברי טיטניום דו-חמצני ומדידת תפוקת מתאן בתנאי עוצמת אור גבוהה.

CO₂ פוטותורזציה ל-CH₄ ביצועים תחת ריכוז אור סולארי

גלה סרטונים נוספים