一组科学家来自伦敦帝国理工学院和伦敦大学玛丽皇后回顾了bioderived的进步,bioinspired水溶液电催化作用,从而提供了显著的优势,超过当前催化剂用于可持续能源技术。纸已经出现在杂志上化学评论。
研究:Bioinspired Bioderived水溶液电催化作用。图片来源:Burgua / Shutterstock.com
对一个碳中性的未来
目前,所有人类对气候变化的影响的证据都指向一个潜在的灾难性的未来除非大幅抑制碳排放量在未来几十年。2021年,全球有限公司2排放达到419 ppm,他们已经在二百万年的最高水平。
在应对气候变化的日益增长的威胁和顺向温度上升和环境破坏,全球各国政府都致力于零排放到2050年。协议如欧盟绿色协议和承诺规定COP27已经实现减轻快速城市化和工业化造成的损害在过去的几十年里。
可再生能源技术和可持续燃料的两个主要策略近年来发展起来的减碳产业的关键领域,如能源和运输。事实上,能源部门是导致气候变化的主要因素,与化石燃料开采大约四分之三的全球碳排放负责。
虽然一些诸如光运输很容易电气化和脱碳,更有问题的脱碳等炼钢和工业化学品制造业由于他们依赖碳密集型基础设施。
仍有改进的空间,但它是与现有技术预测,只有70%的这些行业在2050年将带电。
解决问题,同现有的铂类催化剂可持续的电催化作用
电催化作用技术提供重要的潜力和脱碳几个重点行业传统化石燃料的依赖。然而,尽管他们改善环境友好型,与这些方法存在一个关键问题:现有的铂类催化剂的使用。
这些金属被列为关键原材料由于不可持续性的自然保护区,这将成为长期枯竭,无法满足社会亚博网站下载的需求。此外,利用这些原材料是令人难以置信的自然保护区能源密集型产业,促进替代催化剂的必要性。亚博网站下载
点评:调查Bioderived以及仿生电催化作用的方法
由于不断增长的瓶颈、资源不安全感、大宗商品价格波动,和有限的环境友好的传统催化剂,研究社区探索使用bioderived以及仿生方法的电催化作用。
生产electrocatalysts有机来源提供了几个关键的好处,包括资源丰富,产品在制造过程中减少碳排放,发展无公害毒性,和潜在的有效限价废物流,改善几个关键的循环产业。
在这个研究领域,生物质能可以用来生产先进的碳基催化剂,和自然丰富的酶可以作为先进的电化学系统模型等,可用于技术有限公司2转换和水分离。Bioinspired设备如膜和流场目前正在研究PEM燃料电池等技术。
调查了自然酶作为分子electrocatalysts创新模型,这样hydrogenase-inspired electrocatalysts。
金属氧化物半导体2已成为潜在候选人由于其出色的性能。固氮酶是结构相似的摘要辅因子活性部位。自然产生的近年在最近的研究也表明特定的承诺。已经探讨了一些酶。
其他技术研究包括壳聚糖和chitin-based复合生物聚合物,聚合物电解质为原料,氨基酸碱度仿生质子通道。
哺乳动物的肺已经调查作为先进的流场组件设计的模型。Bioinspired灵活的电化学设备近年来开发。
另一个领域的研究目前显示承诺调查bioinspired质量输运和接口。研究人员模拟酶活性位点,bioinspired 3 d支持与分层孔隙结构设计,提高运输效率等关键设备参数。结构紧密纳米体系结构开发设计的。
未来的研究机会
而在这个领域已经取得了突出进展,近年来,一些关键挑战仍然阻碍bioderived和仿生电催化作用技术的商业应用。
复习了一些建议未来的研究方向可以克服关键研究瓶颈。这些包括实施严格的电化学检测方案,可靠的制造协议bioinspired electrocatalysts从生物质资源,在调查和改进活动网站和退化bioinspired材料和设备。亚博网站下载
另一个领域的研究在将来的研究中应该关注的是自愈能力的调查bioinspired和bio-derived技术。研究改善可持续性、可伸缩性、电子,质子,和大规模的运输,和开发高性能、无毒、廉价的膜是另一个感兴趣的领域。
虽然这些问题目前研究复杂的挑战,迫切需要一套全面可持续和环境友好的技术电催化作用应该鼓励产业加大在这一研究领域的投资。
进一步的阅读
地方,J et al。(2022) Bioinspired Bioderived水溶液电催化作用化学评论[网络]pubs.acs.org。可以在:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.2c00429。
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