नवीन तंत्रज्ञानामुळे कार्बन डाय ऑक्साईडचे द्रव इंधनात रूपांतर सुधारते

खालील फॉर्म भरा आणि आम्ही आपल्याला “कार्बन डाय ऑक्साईड लिक्विड इंधनात रूपांतरित करण्यासाठी नवीन तंत्रज्ञान सुधारणांची पीडीएफ आवृत्ती ईमेल करू”
कार्बन डाय ऑक्साईड (सीओ 2) जीवाश्म इंधन ज्वलंत आणि सर्वात सामान्य ग्रीनहाऊस गॅसचे उत्पादन आहे, जे टिकाऊ पद्धतीने उपयुक्त इंधनांमध्ये रूपांतरित केले जाऊ शकते. सीओ 2 उत्सर्जन इंधन फीडस्टॉकमध्ये रूपांतरित करण्याचा एक आशादायक मार्ग म्हणजे इलेक्ट्रोकेमिकल रिडक्शन म्हणतात. परंतु व्यावसायिकदृष्ट्या व्यवहार्य होण्यासाठी, अधिक इच्छित कार्बन-समृद्ध उत्पादने निवडण्यासाठी किंवा तयार करण्यासाठी प्रक्रिया सुधारणे आवश्यक आहे. आता, नेचर एनर्जी या जर्नलमध्ये नोंदविल्यानुसार, लॉरेन्स बर्कले नॅशनल लॅबोरेटरी (बर्कले लॅब) ने सहाय्यक प्रतिक्रियेसाठी वापरल्या जाणार्‍या तांबे उत्प्रेरकाची पृष्ठभाग सुधारण्यासाठी एक नवीन पद्धत विकसित केली आहे, ज्यामुळे प्रक्रियेची निवड वाढते.
बर्कले लॅबमधील केमिकल सायन्स विभागातील ज्येष्ठ वैज्ञानिक आणि बर्कले, बर्कले विद्यापीठातील केमिकल इंजिनिअरिंगचे प्राध्यापक अलेक्सिस म्हणाले, “आम्हाला माहित आहे की कॉपर या प्रतिक्रियेसाठी सर्वोत्कृष्ट उत्प्रेरक आहे, परंतु ते इच्छित उत्पादनासाठी उच्च निवड प्रदान करत नाहीत.” शब्दलेखन म्हणाले. "आमच्या कार्यसंघाला असे आढळले की आपण या प्रकारच्या निवडकतेसाठी विविध युक्त्या करण्यासाठी उत्प्रेरकाच्या स्थानिक वातावरणाचा वापर करू शकता."
मागील अभ्यासांमध्ये, व्यावसायिक मूल्यासह कार्बन-समृद्ध उत्पादने तयार करण्यासाठी सर्वोत्तम विद्युत आणि रासायनिक वातावरण प्रदान करण्यासाठी संशोधकांनी अचूक परिस्थिती स्थापित केली आहे. परंतु या अटी जल-आधारित प्रवाहकीय सामग्रीचा वापर करून विशिष्ट इंधन पेशींमध्ये नैसर्गिकरित्या उद्भवणार्‍या परिस्थितीच्या विरूद्ध आहेत.
उर्जा मंत्रालयाच्या लिक्विड सनशाईन अलायन्सच्या एनर्जी इनोव्हेशन सेंटर प्रकल्पाचा एक भाग म्हणून इंधन सेल वॉटर वातावरणामध्ये वापरल्या जाणार्‍या डिझाइनचे निर्धारित करण्यासाठी, बेल आणि त्याची टीम आयनोमरच्या पातळ थरांकडे वळली, ज्यामुळे काही चार्ज केलेले रेणू (आयन) पार पडतात. इतर आयन वगळा. त्यांच्या अत्यंत निवडक रासायनिक गुणधर्मांमुळे, ते विशेषत: सूक्ष्म वातावरणावर तीव्र प्रभाव पाडण्यासाठी योग्य आहेत.
बेल ग्रुपमधील पोस्टडॉक्टोरल संशोधक आणि पेपरचे पहिले लेखक चॅनियन किम यांनी दोन सामान्य आयनोमर्स, नाफियन आणि टिकाव असलेल्या तांबे उत्प्रेरकांच्या पृष्ठभागावर कोट करण्याचा प्रस्ताव दिला. कार्यसंघाने असे मानले की असे केल्याने उत्प्रेरक जवळील वातावरण बदलले पाहिजे-पीएच आणि पाण्याचे आणि कार्बन डाय ऑक्साईडचे प्रमाण यासह-कार्बन-समृद्ध उत्पादनांच्या उत्पादनाच्या प्रतिक्रियेचे निर्देशित करण्यासाठी जे सहजपणे उपयुक्त रसायनांमध्ये रूपांतरित केले जाऊ शकते. उत्पादने आणि द्रव इंधन.
संशोधकांनी प्रत्येक आयनोमरचा पातळ थर आणि पॉलिमर मटेरियलद्वारे समर्थित तांबे चित्रपटाला दोन आयनोमर्सचा दुहेरी थर लागू केला, जो हाताच्या आकाराच्या इलेक्ट्रोकेमिकल सेलच्या एका टोकाजवळ घालू शकेल. बॅटरीमध्ये कार्बन डाय ऑक्साईड इंजेक्शन देताना आणि व्होल्टेज लागू करताना, त्यांनी बॅटरीमधून वाहणारे एकूण वर्तमान मोजले. मग त्यांनी प्रतिक्रियेदरम्यान जवळच्या जलाशयात गोळा केलेला गॅस आणि द्रव मोजले. दोन-स्तराच्या प्रकरणात, त्यांना आढळले की कार्बन-समृद्ध उत्पादनांमध्ये प्रतिक्रियेद्वारे वापरल्या जाणार्‍या उर्जेच्या 80% उर्जेचा वाटा आहे-अनकोटेड प्रकरणात 60% पेक्षा जास्त.
"हे सँडविच कोटिंग दोन्ही जगातील सर्वोत्कृष्ट प्रदान करते: उच्च उत्पादनांची निवड आणि उच्च क्रियाकलाप," बेल म्हणाले. डबल-लेयर पृष्ठभाग केवळ कार्बन-समृद्ध उत्पादनांसाठीच चांगले नाही तर एकाच वेळी मजबूत प्रवाह देखील तयार करते, जे क्रियाकलापात वाढ दर्शविते.
संशोधकांनी असा निष्कर्ष काढला की सुधारित प्रतिसाद तांब्याच्या वरच्या बाजूस थेट कोटिंगमध्ये जमा झालेल्या उच्च सीओ 2 एकाग्रतेचा परिणाम होता. याव्यतिरिक्त, दोन आयनोमर्स दरम्यान प्रदेशात जमा होणार्‍या नकारात्मक चार्ज केलेले रेणू कमी स्थानिक आंबटपणा निर्माण करतात. हे संयोजन आयनोमर चित्रपटांच्या अनुपस्थितीत उद्भवणार्‍या एकाग्रता व्यापार-बंदांना ऑफसेट करते.
प्रतिक्रियेची कार्यक्षमता आणखी सुधारण्यासाठी, संशोधकांनी पूर्वीच्या सिद्ध तंत्रज्ञानाकडे वळले ज्यास सीओ 2 आणि पीएच वाढविण्यासाठी आणखी एक पद्धत म्हणून आयनोमर फिल्मची आवश्यकता नसते: स्पंदित व्होल्टेज. डबल-लेयर आयनोमर कोटिंगवर पल्स व्होल्टेज लागू करून, संशोधकांनी अनकोटेड तांबे आणि स्थिर व्होल्टेजच्या तुलनेत कार्बन-समृद्ध उत्पादनांमध्ये 250% वाढ केली.
जरी काही संशोधकांनी त्यांचे कार्य नवीन उत्प्रेरकांच्या विकासावर केंद्रित केले असले तरी, उत्प्रेरकाचा शोध ऑपरेटिंग शर्ती विचारात घेत नाही. उत्प्रेरक पृष्ठभागावर वातावरण नियंत्रित करणे ही एक नवीन आणि भिन्न पद्धत आहे.
वरिष्ठ अभियंता अ‍ॅडम वेबर म्हणाले, “आम्ही पूर्णपणे नवीन उत्प्रेरक घेऊन आलो नाही, परंतु प्रतिक्रिया गतीशास्त्रांबद्दलची आमची समजूत काढली आणि या ज्ञानाचा उपयोग उत्प्रेरक साइटचे वातावरण कसे बदलायचे याचा विचार करण्यासाठी मार्गदर्शन करण्यासाठी,” असे वरिष्ठ अभियंता अ‍ॅडम वेबर म्हणाले. बर्कले प्रयोगशाळेतील ऊर्जा तंत्रज्ञानाच्या क्षेत्रातील शास्त्रज्ञ आणि कागदपत्रांचे सह-लेखक.
पुढील चरण म्हणजे लेपित उत्प्रेरकांचे उत्पादन वाढविणे. बर्कले लॅब टीमच्या प्राथमिक प्रयोगांमध्ये लहान फ्लॅट मॉडेल सिस्टमचा समावेश होता, जो व्यावसायिक अनुप्रयोगांसाठी आवश्यक असलेल्या मोठ्या क्षेत्रातील सच्छिद्र रचनांपेक्षा खूपच सोपा होता. बेल म्हणाले, “सपाट पृष्ठभागावर कोटिंग लागू करणे कठीण नाही. परंतु व्यावसायिक पद्धतींमध्ये लहान तांबे चेंडूचा कोटिंग असू शकतो,” बेल म्हणाले. कोटिंगचा दुसरा थर जोडणे आव्हानात्मक होते. दिवाळखोर नसताना दोन कोटिंग्ज एकत्र करणे आणि जमा करणे ही एक शक्यता आहे आणि सॉल्व्हेंट बाष्पीभवन झाल्यावर ते वेगळे करतात अशी आशा आहे. जर ते तसे करत नाहीत तर? बेलने असा निष्कर्ष काढला: “आम्हाला फक्त हुशार असणे आवश्यक आहे.” किम सी, बुई जेसी, लुओ एक्स आणि इतरांचा संदर्भ घ्या. कॉपरवर डबल-लेयर आयनोमर लेप वापरुन मल्टी-कार्बन उत्पादनांमध्ये सीओ 2 च्या इलेक्ट्रो-रिडक्शनसाठी सानुकूलित उत्प्रेरक मायक्रोइन्वायरनमेंट. नेट एनर्जी. 2021; 6 (11): 1026-1034. doi: 10.1038/s41560-021-00920-8
हा लेख खालील सामग्रीमधून पुनरुत्पादित केला आहे. टीपः लांबी आणि सामग्रीसाठी सामग्री संपादित केली गेली असेल. अधिक माहितीसाठी कृपया उद्धृत स्त्रोताशी संपर्क साधा.