नवीन तंत्रज्ञानामुळे कार्बन डायऑक्साईडचे द्रव इंधनात रूपांतर होते

खालील फॉर्म भरा आणि आम्ही तुम्हाला "कार्बन डायऑक्साइडला द्रव इंधनात रूपांतरित करण्यासाठी नवीन तंत्रज्ञान सुधारणा" ची PDF आवृत्ती ईमेल करू.
कार्बन डाय ऑक्साईड (CO2) हे जीवाश्म इंधन आणि सर्वात सामान्य हरितगृह वायू जळण्याचे उत्पादन आहे, जे टिकाऊ पद्धतीने पुन्हा उपयुक्त इंधनांमध्ये रूपांतरित केले जाऊ शकते. CO2 उत्सर्जन इंधन फीडस्टॉकमध्ये रूपांतरित करण्याचा एक आशादायक मार्ग म्हणजे इलेक्ट्रोकेमिकल रिडक्शन नावाची प्रक्रिया. परंतु व्यावसायिकदृष्ट्या व्यवहार्य होण्यासाठी, अधिक इच्छित कार्बनयुक्त उत्पादने निवडण्यासाठी किंवा तयार करण्यासाठी प्रक्रियेत सुधारणा करणे आवश्यक आहे. आता, जर्नल नेचर एनर्जीमध्ये नोंदवल्याप्रमाणे, लॉरेन्स बर्कले नॅशनल लॅबोरेटरी (बर्कले लॅब) ने सहायक अभिक्रियासाठी वापरल्या जाणाऱ्या तांबे उत्प्रेरकाची पृष्ठभाग सुधारण्यासाठी एक नवीन पद्धत विकसित केली आहे, ज्यामुळे प्रक्रियेची निवडकता वाढते.
बर्कले लॅबमधील केमिकल सायन्सेस विभागातील वरिष्ठ शास्त्रज्ञ आणि विद्यापीठातील रासायनिक अभियांत्रिकीचे प्राध्यापक ॲलेक्सिस म्हणाले, “या प्रतिक्रियेसाठी तांबे हा सर्वोत्तम उत्प्रेरक आहे हे आम्हाला माहीत असले तरी ते इच्छित उत्पादनासाठी उच्च निवडक्षमता प्रदान करत नाही. कॅलिफोर्निया, बर्कले. स्पेल म्हणाले. "आमच्या कार्यसंघाला असे आढळले आहे की तुम्ही उत्प्रेरकाच्या स्थानिक वातावरणाचा वापर करून या प्रकारची निवडकता प्रदान करण्यासाठी विविध युक्त्या करू शकता."
मागील अभ्यासांमध्ये, संशोधकांनी व्यावसायिक मूल्यासह कार्बनयुक्त उत्पादने तयार करण्यासाठी सर्वोत्तम विद्युत आणि रासायनिक वातावरण प्रदान करण्यासाठी अचूक परिस्थिती स्थापित केली आहे. परंतु या अटी पाणी-आधारित प्रवाहकीय सामग्री वापरून विशिष्ट इंधन पेशींमध्ये नैसर्गिकरित्या उद्भवणाऱ्या परिस्थितीच्या विरुद्ध आहेत.
ऊर्जा मंत्रालयाच्या लिक्विड सनशाईन अलायन्सच्या एनर्जी इनोव्हेशन सेंटर प्रकल्पाचा भाग म्हणून, इंधन सेल वॉटर वातावरणात वापरता येणारी रचना निश्चित करण्यासाठी, बेल आणि त्यांची टीम आयनोमरच्या पातळ थराकडे वळली, ज्यामुळे काही विशिष्ट चार्ज होऊ शकतात. पार करण्यासाठी रेणू (आयन). इतर आयन वगळा. त्यांच्या अत्यंत निवडक रासायनिक गुणधर्मांमुळे, ते सूक्ष्म पर्यावरणावर तीव्र प्रभाव पाडण्यासाठी विशेषतः योग्य आहेत.
बेल ग्रुपमधील पोस्टडॉक्टरल संशोधक आणि पेपरचे पहिले लेखक चॅन्यॉन किम यांनी तांबे उत्प्रेरकांच्या पृष्ठभागावर नाफिओन आणि सस्टेनियन या दोन सामान्य आयनोमर्ससह कोट करण्याचा प्रस्ताव दिला. संघाने असे गृहीत धरले की असे केल्याने उत्प्रेरकाजवळील वातावरण बदलले पाहिजे - ज्यात pH आणि पाणी आणि कार्बन डाय ऑक्साईडचे प्रमाण समाविष्ट आहे - कार्बन-समृद्ध उत्पादने तयार करण्यासाठी प्रतिक्रिया निर्देशित करण्यासाठी ज्याचे सहजपणे उपयुक्त रसायनांमध्ये रूपांतर केले जाऊ शकते. उत्पादने आणि द्रव इंधन.
संशोधकांनी प्रत्येक आयनोमरचा पातळ थर आणि दोन आयनोमरचा दुहेरी थर एका तांब्याच्या फिल्मवर लावला ज्याला पॉलिमर मटेरिअलने फिल्म तयार केली, जी ते हाताच्या आकाराच्या इलेक्ट्रोकेमिकल सेलच्या एका टोकाजवळ घालू शकतात. बॅटरीमध्ये कार्बन डायऑक्साइड इंजेक्ट करताना आणि व्होल्टेज लावताना त्यांनी बॅटरीमधून वाहणारा एकूण विद्युत प्रवाह मोजला. मग त्यांनी प्रतिक्रिया दरम्यान शेजारच्या जलाशयात गोळा केलेले वायू आणि द्रव मोजले. टू-लेयर केससाठी, त्यांना आढळले की कार्बन-समृद्ध उत्पादने प्रतिक्रियेद्वारे वापरल्या जाणाऱ्या उर्जेपैकी 80% ऊर्जा वापरतात—कोटेड केसमध्ये 60% पेक्षा जास्त.
"हे सँडविच कोटिंग दोन्ही जगामध्ये सर्वोत्तम प्रदान करते: उच्च उत्पादन निवडकता आणि उच्च क्रियाकलाप," बेल म्हणाले. डबल-लेयर पृष्ठभाग केवळ कार्बन-समृद्ध उत्पादनांसाठीच चांगले नाही, परंतु त्याच वेळी एक मजबूत प्रवाह देखील निर्माण करते, जे क्रियाकलाप वाढ दर्शवते.
संशोधकांनी निष्कर्ष काढला की सुधारित प्रतिसाद थेट तांब्याच्या वरच्या कोटिंगमध्ये जमा झालेल्या उच्च CO2 एकाग्रतेचा परिणाम आहे. याव्यतिरिक्त, दोन आयनोमर्सच्या दरम्यानच्या प्रदेशात जमा होणारे नकारात्मक चार्ज केलेले रेणू कमी स्थानिक आम्लता निर्माण करतील. हे संयोजन एकाग्रता ट्रेड-ऑफ ऑफसेट करते जे आयनोमर फिल्म्सच्या अनुपस्थितीत उद्भवतात.
प्रतिक्रियेची कार्यक्षमता आणखी सुधारण्यासाठी, संशोधकांनी पूर्वी सिद्ध केलेल्या तंत्रज्ञानाकडे वळले ज्याला CO2 आणि pH: स्पंदित व्होल्टेज वाढविण्यासाठी दुसरी पद्धत म्हणून आयनोमर फिल्मची आवश्यकता नाही. दुहेरी-स्तर आयनोमर कोटिंगवर स्पंदित व्होल्टेज लागू करून, संशोधकांनी अनकोटेड कॉपर आणि स्टॅटिक व्होल्टेजच्या तुलनेत कार्बन-समृद्ध उत्पादनांमध्ये 250% वाढ साधली.
जरी काही संशोधक त्यांचे कार्य नवीन उत्प्रेरकांच्या विकासावर केंद्रित करतात, परंतु उत्प्रेरकाचा शोध ऑपरेटिंग परिस्थिती विचारात घेत नाही. उत्प्रेरक पृष्ठभागावरील वातावरण नियंत्रित करणे ही एक नवीन आणि वेगळी पद्धत आहे.
“आम्ही पूर्णपणे नवीन उत्प्रेरक घेऊन आलो नाही, परंतु प्रतिक्रिया गतीशास्त्राची आमची समज वापरली आणि उत्प्रेरक साइटचे वातावरण कसे बदलायचे याचा विचार करण्यासाठी या ज्ञानाचा उपयोग केला,” ॲडम वेबर, वरिष्ठ अभियंता म्हणाले. बर्कले प्रयोगशाळांमधील ऊर्जा तंत्रज्ञान क्षेत्रातील शास्त्रज्ञ आणि पेपरचे सह-लेखक.
पुढची पायरी म्हणजे लेपित उत्प्रेरकांच्या उत्पादनाचा विस्तार करणे. बर्कले लॅब टीमच्या प्राथमिक प्रयोगांमध्ये लहान सपाट मॉडेल सिस्टमचा समावेश होता, जे व्यावसायिक अनुप्रयोगांसाठी आवश्यक असलेल्या मोठ्या-क्षेत्राच्या छिद्रपूर्ण संरचनांपेक्षा खूपच सोपे होते. “सपाट पृष्ठभागावर कोटिंग लावणे अवघड नाही. परंतु व्यावसायिक पद्धतींमध्ये लहान तांब्याचे गोळे कोटिंगचा समावेश असू शकतो,” बेल म्हणाले. कोटिंगचा दुसरा थर जोडणे आव्हानात्मक होते. दोन कोटिंग्ज एका सॉल्व्हेंटमध्ये मिसळणे आणि जमा करणे ही एक शक्यता आहे आणि सॉल्व्हेंटचे बाष्पीभवन झाल्यावर ते वेगळे होतील अशी आशा आहे. त्यांनी नाही केले तर? बेलने निष्कर्ष काढला: "आम्हाला फक्त हुशार असणे आवश्यक आहे." Kim C, Bui JC, Luo X आणि इतरांचा संदर्भ घ्या. कॉपरवर डबल-लेयर आयनोमर कोटिंग वापरून मल्टी-कार्बन उत्पादनांसाठी सीओ 2 चे इलेक्ट्रो-कपात करण्यासाठी सानुकूलित उत्प्रेरक सूक्ष्म वातावरण. नॅट एनर्जी. 2021;6(11):1026-1034. doi:10.1038/s41560-021-00920-8
हा लेख खालील सामग्रीवरून पुनरुत्पादित केला आहे. टीप: सामग्री लांबी आणि सामग्रीसाठी संपादित केली जाऊ शकते. अधिक माहितीसाठी, कृपया उद्धृत स्त्रोताशी संपर्क साधा.