പുതിയ സാങ്കേതികവിദ്യ കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് ദ്രാവക ഇന്ധനമാക്കി മാറ്റുന്നത് മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു

ചുവടെയുള്ള ഫോം പൂരിപ്പിക്കുക, "കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് ദ്രവ ഇന്ധനമാക്കി മാറ്റുന്നതിനുള്ള പുതിയ സാങ്കേതിക മെച്ചപ്പെടുത്തലുകൾ" എന്നതിൻ്റെ PDF പതിപ്പ് ഞങ്ങൾ നിങ്ങൾക്ക് ഇമെയിൽ ചെയ്യും.
കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് (CO2) ഫോസിൽ ഇന്ധനങ്ങളും ഏറ്റവും സാധാരണമായ ഹരിതഗൃഹ വാതകവും കത്തുന്ന ഉൽപ്പന്നമാണ്, ഇത് സുസ്ഥിരമായ രീതിയിൽ ഉപയോഗപ്രദമായ ഇന്ധനങ്ങളാക്കി മാറ്റാൻ കഴിയും. ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ റിഡക്ഷൻ എന്ന പ്രക്രിയയാണ് CO2 ഉദ്‌വമനം ഇന്ധന ഫീഡ്‌സ്റ്റോക്കാക്കി മാറ്റുന്നതിനുള്ള ഒരു നല്ല മാർഗം. എന്നാൽ വാണിജ്യപരമായി ലാഭകരമാകാൻ, കൂടുതൽ ആവശ്യമുള്ള കാർബൺ സമ്പന്നമായ ഉൽപ്പന്നങ്ങൾ തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നതിനോ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നതിനോ പ്രക്രിയ മെച്ചപ്പെടുത്തേണ്ടതുണ്ട്. ഇപ്പോൾ, നേച്ചർ എനർജി ജേണലിൽ റിപ്പോർട്ട് ചെയ്തതുപോലെ, ലോറൻസ് ബെർക്ക്‌ലി നാഷണൽ ലബോറട്ടറി (ബെർക്ക്‌ലി ലാബ്) സഹായ പ്രതികരണത്തിന് ഉപയോഗിക്കുന്ന കോപ്പർ കാറ്റലിസ്റ്റിൻ്റെ ഉപരിതലം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിന് ഒരു പുതിയ രീതി വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു, അതുവഴി പ്രക്രിയയുടെ തിരഞ്ഞെടുക്കൽ വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു.
“ഈ പ്രതികരണത്തിന് ചെമ്പ് മികച്ച ഉത്തേജകമാണെന്ന് ഞങ്ങൾക്കറിയാമെങ്കിലും, അത് ആവശ്യമുള്ള ഉൽപ്പന്നത്തിന് ഉയർന്ന സെലക്ടിവിറ്റി നൽകുന്നില്ല,” ബെർക്ക്‌ലി ലാബിലെ കെമിക്കൽ സയൻസസ് വിഭാഗത്തിലെ മുതിർന്ന ശാസ്ത്രജ്ഞനും സർവകലാശാലയിലെ കെമിക്കൽ എഞ്ചിനീയറിംഗ് പ്രൊഫസറുമായ അലക്സിസ് പറഞ്ഞു. കാലിഫോർണിയ, ബെർക്ക്ലി. സ്പെൽ പറഞ്ഞു. "ഇത്തരത്തിലുള്ള സെലക്ടിവിറ്റി നൽകുന്നതിന് വിവിധ തന്ത്രങ്ങൾ ചെയ്യാൻ നിങ്ങൾക്ക് കാറ്റലിസ്റ്റിൻ്റെ പ്രാദേശിക പരിസ്ഥിതി ഉപയോഗിക്കാമെന്ന് ഞങ്ങളുടെ ടീം കണ്ടെത്തി."
മുമ്പത്തെ പഠനങ്ങളിൽ, വാണിജ്യ മൂല്യമുള്ള കാർബൺ സമ്പുഷ്ടമായ ഉൽപ്പന്നങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നതിനുള്ള മികച്ച ഇലക്ട്രിക്കൽ, കെമിക്കൽ അന്തരീക്ഷം നൽകുന്നതിന് ഗവേഷകർ കൃത്യമായ വ്യവസ്ഥകൾ സ്ഥാപിച്ചിട്ടുണ്ട്. എന്നാൽ ഈ അവസ്ഥകൾ ജലത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ചാലക വസ്തുക്കൾ ഉപയോഗിച്ച് സാധാരണ ഇന്ധന സെല്ലുകളിൽ സ്വാഭാവികമായി സംഭവിക്കുന്ന വ്യവസ്ഥകൾക്ക് വിരുദ്ധമാണ്.
ഊർജ മന്ത്രാലയത്തിൻ്റെ ലിക്വിഡ് സൺഷൈൻ അലയൻസിൻ്റെ എനർജി ഇന്നൊവേഷൻ സെൻ്റർ പ്രോജക്റ്റിൻ്റെ ഭാഗമായി, ഫ്യൂവൽ സെൽ വാട്ടർ പരിതസ്ഥിതിയിൽ ഉപയോഗിക്കാവുന്ന ഡിസൈൻ നിർണ്ണയിക്കാൻ, ബെല്ലും സംഘവും അയണോമറിൻ്റെ നേർത്ത പാളിയിലേക്ക് തിരിഞ്ഞു, ഇത് ചില ചാർജ്ജുകൾ അനുവദിക്കുന്നു. കടന്നുപോകാനുള്ള തന്മാത്രകൾ (അയോണുകൾ). മറ്റ് അയോണുകൾ ഒഴിവാക്കുക. അവയുടെ ഉയർന്ന സെലക്ടീവ് കെമിക്കൽ പ്രോപ്പർട്ടികൾ കാരണം, സൂക്ഷ്മപരിസ്ഥിതിയിൽ ശക്തമായ സ്വാധീനം ചെലുത്തുന്നതിന് അവ പ്രത്യേകിച്ചും അനുയോജ്യമാണ്.
ബെൽ ഗ്രൂപ്പിലെ പോസ്റ്റ്ഡോക്ടറൽ ഗവേഷകനും പ്രബന്ധത്തിൻ്റെ ആദ്യ രചയിതാവുമായ ചാനിയോൺ കിം, ചെമ്പ് ഉൽപ്രേരകങ്ങളുടെ ഉപരിതലത്തെ രണ്ട് സാധാരണ അയണോമറുകളാൽ പൂശാൻ നിർദ്ദേശിച്ചു, നാഫിയോൺ, സസ്റ്റൈനിയൻ. കാർബൺ സമ്പുഷ്ടമായ ഉൽപന്നങ്ങൾ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നതിന്, ഉപയോഗപ്രദമായ രാസവസ്തുക്കളായി എളുപ്പത്തിൽ പരിവർത്തനം ചെയ്യപ്പെടുന്ന ഉൽപ്പന്നങ്ങൾ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള പ്രതികരണത്തെ നയിക്കാൻ, പിഎച്ച്, ജലത്തിൻ്റെയും കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡിൻ്റെയും അളവ് എന്നിവയുൾപ്പെടെ കാറ്റലിസ്റ്റിന് സമീപമുള്ള പരിസ്ഥിതിയെ മാറ്റണമെന്ന് സംഘം അനുമാനിക്കുന്നു. ഉൽപ്പന്നങ്ങളും ദ്രാവക ഇന്ധനങ്ങളും.
ഗവേഷകർ ഓരോ അയണോമറിൻ്റെയും നേർത്ത പാളിയും രണ്ട് അയണോമറുകളുടെ ഇരട്ട പാളിയും ഒരു പോളിമർ മെറ്റീരിയലിൻ്റെ പിന്തുണയുള്ള ഒരു ചെമ്പ് ഫിലിമിൽ പ്രയോഗിച്ച് ഒരു ഫിലിം രൂപപ്പെടുത്തുന്നു, അത് അവർക്ക് കൈയുടെ ആകൃതിയിലുള്ള ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ സെല്ലിൻ്റെ ഒരറ്റത്ത് തിരുകാൻ കഴിയും. ബാറ്ററിയിലേക്ക് കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് കുത്തിവയ്ക്കുകയും വോൾട്ടേജ് പ്രയോഗിക്കുകയും ചെയ്യുമ്പോൾ, അവർ ബാറ്ററിയിലൂടെ ഒഴുകുന്ന മൊത്തം വൈദ്യുതധാര അളന്നു. പ്രതികരണ സമയത്ത് അടുത്തുള്ള റിസർവോയറിൽ ശേഖരിച്ച വാതകവും ദ്രാവകവും അവർ അളന്നു. രണ്ട്-പാളി കേസിൽ, കാർബൺ സമ്പുഷ്ടമായ ഉൽപ്പന്നങ്ങൾ പ്രതിപ്രവർത്തനം ഉപയോഗിക്കുന്ന ഊർജ്ജത്തിൻ്റെ 80%-ഉം അൺകോട്ട് കേസിൽ 60%-ൽ കൂടുതലാണെന്ന് അവർ കണ്ടെത്തി.
"ഈ സാൻഡ്‌വിച്ച് കോട്ടിംഗ് രണ്ട് ലോകങ്ങളിലും ഏറ്റവും മികച്ചത് നൽകുന്നു: ഉയർന്ന ഉൽപ്പന്ന സെലക്റ്റിവിറ്റിയും ഉയർന്ന പ്രവർത്തനവും," ബെൽ പറഞ്ഞു. ഇരട്ട-പാളി ഉപരിതലം കാർബൺ സമ്പന്നമായ ഉൽപ്പന്നങ്ങൾക്ക് മാത്രമല്ല, ഒരേ സമയം ശക്തമായ ഒരു വൈദ്യുതധാര സൃഷ്ടിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു, ഇത് പ്രവർത്തനത്തിൻ്റെ വർദ്ധനവ് സൂചിപ്പിക്കുന്നു.
ചെമ്പിൻ്റെ മുകളിലെ കോട്ടിംഗിൽ ഉയർന്ന CO2 സാന്ദ്രത അടിഞ്ഞുകൂടിയതിൻ്റെ ഫലമാണ് മെച്ചപ്പെട്ട പ്രതികരണമെന്ന് ഗവേഷകർ നിഗമനം ചെയ്തു. കൂടാതെ, രണ്ട് അയണോമറുകൾക്കിടയിലുള്ള പ്രദേശത്ത് അടിഞ്ഞുകൂടുന്ന നെഗറ്റീവ് ചാർജ്ജ് തന്മാത്രകൾ താഴ്ന്ന പ്രാദേശിക അസിഡിറ്റി ഉണ്ടാക്കും. ഈ കോമ്പിനേഷൻ അയണോമർ ഫിലിമുകളുടെ അഭാവത്തിൽ സംഭവിക്കുന്ന കോൺസൺട്രേഷൻ ട്രേഡ്-ഓഫുകൾ ഓഫ്സെറ്റ് ചെയ്യുന്നു.
പ്രതികരണത്തിൻ്റെ കാര്യക്ഷമത കൂടുതൽ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിന്, CO2, pH എന്നിവ വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള മറ്റൊരു രീതിയായി അയണോമർ ഫിലിം ആവശ്യമില്ലാത്ത മുമ്പ് തെളിയിക്കപ്പെട്ട സാങ്കേതികവിദ്യയിലേക്ക് ഗവേഷകർ തിരിഞ്ഞു: പൾസ്ഡ് വോൾട്ടേജ്. ഇരട്ട-പാളി അയണോമർ കോട്ടിംഗിൽ പൾസ്ഡ് വോൾട്ടേജ് പ്രയോഗിക്കുന്നതിലൂടെ, അൺകോട്ട് ചെമ്പ്, സ്റ്റാറ്റിക് വോൾട്ടേജ് എന്നിവയുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ കാർബൺ സമ്പുഷ്ടമായ ഉൽപ്പന്നങ്ങളിൽ ഗവേഷകർ 250% വർദ്ധനവ് നേടി.
ചില ഗവേഷകർ പുതിയ കാറ്റലിസ്റ്റുകളുടെ വികസനത്തിൽ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നുണ്ടെങ്കിലും, കാറ്റലിസ്റ്റിൻ്റെ കണ്ടെത്തൽ പ്രവർത്തന സാഹചര്യങ്ങൾ കണക്കിലെടുക്കുന്നില്ല. കാറ്റലിസ്റ്റ് ഉപരിതലത്തിൽ പരിസ്ഥിതിയെ നിയന്ത്രിക്കുന്നത് പുതിയതും വ്യത്യസ്തവുമായ ഒരു രീതിയാണ്.
"ഞങ്ങൾ തികച്ചും പുതിയൊരു ഉൽപ്രേരകവുമായി വന്നില്ല, പക്ഷേ പ്രതികരണ ചലനാത്മകതയെക്കുറിച്ചുള്ള ഞങ്ങളുടെ ധാരണ ഉപയോഗിച്ചു, കാറ്റലിസ്റ്റ് സൈറ്റിൻ്റെ പരിസ്ഥിതിയെ എങ്ങനെ മാറ്റാം എന്നതിനെക്കുറിച്ച് ചിന്തിക്കാൻ ഞങ്ങളെ നയിക്കാൻ ഈ അറിവ് ഉപയോഗിച്ചു," ഒരു മുതിർന്ന എഞ്ചിനീയർ ആദം വെബർ പറഞ്ഞു. ബെർക്ക്‌ലി ലബോറട്ടറികളിലെ ഊർജ്ജ സാങ്കേതിക മേഖലയിലെ ശാസ്ത്രജ്ഞരും പേപ്പറുകളുടെ സഹ-രചയിതാവും.
പൂശിയ കാറ്റലിസ്റ്റുകളുടെ ഉത്പാദനം വിപുലീകരിക്കുക എന്നതാണ് അടുത്ത ഘട്ടം. ബെർക്ക്‌ലി ലാബ് ടീമിൻ്റെ പ്രാഥമിക പരീക്ഷണങ്ങളിൽ ചെറിയ ഫ്ലാറ്റ് മോഡൽ സംവിധാനങ്ങൾ ഉൾപ്പെട്ടിരുന്നു, വാണിജ്യാടിസ്ഥാനത്തിലുള്ള ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് ആവശ്യമായ വലിയ വിസ്തൃതിയുള്ള പോറസ് ഘടനകളേക്കാൾ വളരെ ലളിതമായിരുന്നു അവ. “പരന്ന പ്രതലത്തിൽ ഒരു കോട്ടിംഗ് പ്രയോഗിക്കുന്നത് ബുദ്ധിമുട്ടുള്ള കാര്യമല്ല. എന്നാൽ വാണിജ്യ രീതികളിൽ ചെറിയ ചെമ്പ് പന്തുകൾ പൂശുന്നത് ഉൾപ്പെട്ടേക്കാം,” ബെൽ പറഞ്ഞു. കോട്ടിംഗിൻ്റെ രണ്ടാമത്തെ പാളി ചേർക്കുന്നത് വെല്ലുവിളിയായി മാറുന്നു. രണ്ട് കോട്ടിംഗുകളും ഒരുമിച്ച് ഒരു ലായകത്തിൽ കലർത്തി നിക്ഷേപിക്കുക എന്നതാണ് ഒരു സാധ്യത, ലായകം ബാഷ്പീകരിക്കപ്പെടുമ്പോൾ അവ വേർപെടുത്തുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു. അവർ ഇല്ലെങ്കിലോ? ബെൽ ഉപസംഹരിച്ചു: "നമ്മൾ കൂടുതൽ മിടുക്കരാകേണ്ടതുണ്ട്." Kim C, Bui JC, Luo X എന്നിവയും മറ്റുള്ളവരും റഫർ ചെയ്യുക. ചെമ്പിൽ ഇരട്ട-പാളി അയണോമർ കോട്ടിംഗ് ഉപയോഗിച്ച് മൾട്ടി-കാർബൺ ഉൽപ്പന്നങ്ങളിലേക്ക് CO2-നെ ഇലക്ട്രോ-റിഡക്ഷൻ ചെയ്യുന്നതിനുള്ള കസ്റ്റമൈസ് ചെയ്ത കാറ്റലിസ്റ്റ് മൈക്രോ എൻവയോൺമെൻ്റ്. നാറ്റ് എനർജി. 2021;6(11):1026-1034. doi:10.1038/s41560-021-00920-8
ഈ ലേഖനം ഇനിപ്പറയുന്ന മെറ്റീരിയലിൽ നിന്ന് പുനർനിർമ്മിച്ചതാണ്. ശ്രദ്ധിക്കുക: മെറ്റീരിയൽ നീളത്തിനും ഉള്ളടക്കത്തിനും വേണ്ടി എഡിറ്റ് ചെയ്‌തിരിക്കാം. കൂടുതൽ വിവരങ്ങൾക്ക്, ഉദ്ധരിച്ച ഉറവിടവുമായി ബന്ധപ്പെടുക.