Przedstawiamy protokół poprawy wydajności fotoredukcji CO2 do CH4 poprzez zwiększenie intensywności padającego światła poprzez technologię koncentracji energii słonecznej.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Fotoredukcja CO2 do wydajności CH4 przy skoncentrowanym świetle słonecznym
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
Demonstrujemy metodę poprawy fotoredukcji CO2. Ponieważ siłą napędową reakcji fotokatalitycznej jest światło słoneczne, podstawową ideą jest wykorzystanie technologii koncentracji do zwiększenia intensywności padającego światła słonecznego. Skupienie światła o dużej powierzchni na małym obszarze nie tylko zwiększa intensywność światła, ale także zmniejsza ilość katalizatora, a także objętość reaktora i zwiększa temperaturę powierzchni. Koncentracja światła może być realizowana za pomocą różnych urządzeń. W tym manuskrypcie jest to realizowane przez soczewkę Fresnela. Światło przenika przez soczewkę i jest skoncentrowane na katalizatorze w kształcie dysku. Wyniki pokazują, że zarówno szybkość reakcji, jak i całkowita wydajność są skutecznie zwiększane. Metodę można zastosować do większości katalizatorów fotoredukcji CO2 , a także do podobnych reakcji o niskiej szybkości reakcji w świetle naturalnym.
Wprowadzenie
Wykorzystaniu paliw kopalnych towarzyszy duża emisja CO2, co w znacznym stopniu przyczynia się do globalnego ocieplenia. Wychwytywanie, składowanie i przetwarzanie CO2 są niezbędne do zmniejszenia zawartości CO2 w atmosferze1. Fotoredukcja CO2 do węglowodorów może zmniejszyć CO2 , przekształcić CO2 w paliwa i oszczędzać energię słoneczną. Jednak CO2 jest niezwykle stabilną cząsteczką. Jego wiązanie C=O ma wyższą energię dysocjacji (około 750 kJ/mol)2. Oznacza to, że CO2 jest bardzo trudny do aktywacji i transformacji, a tylko światła ....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół
Uwaga: Proszę zapoznać się ze wszystkimi odpowiednimi Kartami Charakterystyki Substancji Niebezpiecznej (MSDS) przed rozpoczęciem pracy. Kilka chemikaliów jest łatwopalnych i silnie. Skupienie światła może powodować szkodliwe natężenie światła i wzrost temperatury. Należy używać wszystkich odpowiednich urządzeń ochronnych, takich jak środki ochrony osobistej (okulary ochronne, rękawice, fartuchy laboratoryjne, spodnie itp.).
1. Przygotowanie katalizatora
- Przygotowanie TiO2 przez anodowanie
Uwaga: Anodowanie wykorzystuje folie metalowe i folię Pt jako dwie przeciwelektrody. Dwie elektro....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wyniki
Oryginalny system reaktora fotokatalitycznego składa się głównie z dwóch komponentów: lampy Xe oraz reaktora w postaci cylindra ze stali nierdzewnej. W przypadku systemu reaktora z koncentracją światła dodano soczewkę Fresnela oraz uchwyt katalizatora, jak pokazano na Rysunku 1. Soczewka Fresnela służy do koncentracji światła na mniejszej powierzchni. Ponieważ światło zostaje skoncentrowane, katalizator musi zostać umieszczony w obszarze oświetlonym; dlatego .......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dyskusja
Skupienie światła zmniejsza obszar padania światła i wymaga użycia katalizatora w kształcie dysku lub tak zwanego reaktora ze złożem stałym do utrzymania katalizatora. Ponieważ źródłem światła jest zwykle lampa o okrągłym kształcie, kształt katalizatora również powinien być okrągły. Aby uzyskać okrągły krążek, możliwe jest wciśnięcie proszku w krążek przez tabletkowanie lub zmiana folii metalowej w tlenek przez anodowanie. Metoda anodowania wykorzystuje energię elektryczną do utleniania metalu do półprzewodnika tlenkoweg.......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenia
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Podziękowania
Ta praca jest wspierana przez Chińską Fundację Nauk Przyrodniczych (nr 21506194, 21676255).
....Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Folia Ti, 99,99% | Hebei Metal Technology Co., Ltd. | ||
| Folia pt, 99,99% | Tianjin Aida Henghao Technology Co., Ltd. | ||
| Fluorek amonu, 98% | Aladdin | A111758 | Glikol wrażliwy na wilgoć |
| , >99,9% | Aladdin | E103323 | |
| Bezwodny etanol, >99,9% | Aladdin | E111977 | łatwopalny |
| aceton, >99,5% | Hangzhou Shuanglin Chemical Co., Ltd. | 200-662-2 | Drażniący zapach |
| Kwas azotowy, 65,0% -68,0% | Hangzhou Shuanglin Chemical Co., Ltd. | 231-714-2 | Nadtlenek |
| , 30 % wag. w H2O | Aladdin | H112515 | Silnie utleniający |
| mocznik, 99% | Aladdin | U111897 | |
| Woda dejonizowana, 99,00% | Lampa Xe wyprodukowana | ||
| , CELHXF300/CELHXUV300 | Beijing Zhongjiao Jinyuan Co., Ltd. | ||
| Reaktor cylindryczny ze stali nierdzewnej, CEL-GPPC | Beijing Zhongjiao Jinyuan Co., Ltd. | ||
| Soczewka Fresnela, MYlens | Meiying Technology Co., Ltd. | ||
| Papier ścierny o siatce 7000 | Zibo Taichuan Abrasives Co., Ltd. | ||
| Myjka ultradźwiękowa, SK2210HP | Shanghai Kedao Ultrasonic Instrument Co., Ltd. | ||
| Termostatyczna łaźnia wodna, DF-101S | Boncie Instrument Technology Co., Ltd. | ||
| Zacisk krokodylkowy | Guangzhou Rongyu Co., Ltd. | ||
| Źródło stałego napięcia DC, DY-150V 2A | Shanghai Anding Electric Co., Ltd. | ||
| Piec muflowy, KSL-1200X | Hefei Kejing Materials Technolgy Co., Ltd. | ||
| Szkło kwarcowe | Lianyungang Weida Quartz Products Co., Ltd. | ||
| Termopary, WRNK-191K | Feiyang Electric Accessories Co., Ltd. | ||
| Mieszadło elektromagnetyczne, 85-2 | Shanghai Zhiwei Electric Appliance Co., Ltd. | ||
| Pompa próżniowa, SHB-IIIA Prowincja | Henan Fabryka | ||
| Chromatograf gazowy, GC2014 | Kolumna | ||
| HT-PLOT Q Hychrom | |||
| Miernik mocy optycznej, CEL-NP2000 | Pekin Zhongjiao Jinyuan Co., Ltd. | ||
| Waga elektroniczna, JJ124BC | Shanghai Jingtian Electronic Instrument Co., Ltd. |
Bibliografia
- 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....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedruki i uprawnienia
