નવી ટેક્નોલોજી કાર્બન ડાયોક્સાઇડને પ્રવાહી બળતણમાં રૂપાંતરિત કરે છે

નીચેનું ફોર્મ ભરો અને અમે તમને "કાર્બન ડાયોક્સાઇડને પ્રવાહી બળતણમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે નવી ટેક્નોલોજી સુધારણાઓ"ના PDF સંસ્કરણને ઇમેઇલ કરીશું.
કાર્બન ડાયોક્સાઇડ (CO2) એ અશ્મિભૂત ઇંધણ અને સૌથી સામાન્ય ગ્રીનહાઉસ ગેસને બાળવાનું ઉત્પાદન છે, જે ટકાઉ રીતે ઉપયોગી ઇંધણમાં પાછું રૂપાંતરિત કરી શકાય છે. CO2 ઉત્સર્જનને બળતણ ફીડસ્ટોકમાં રૂપાંતરિત કરવાની એક આશાસ્પદ રીત એ ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ રિડક્શન નામની પ્રક્રિયા છે. પરંતુ વ્યાપારી રીતે સક્ષમ બનવા માટે, વધુ ઇચ્છિત કાર્બન-સમૃદ્ધ ઉત્પાદનો પસંદ કરવા અથવા બનાવવા માટે પ્રક્રિયામાં સુધારો કરવાની જરૂર છે. હવે, નેચર એનર્જી જર્નલમાં અહેવાલ મુજબ, લોરેન્સ બર્કલે નેશનલ લેબોરેટરી (બર્કલે લેબ) એ સહાયક પ્રતિક્રિયા માટે ઉપયોગમાં લેવાતા તાંબાના ઉત્પ્રેરકની સપાટીને સુધારવા માટે એક નવી પદ્ધતિ વિકસાવી છે, જેનાથી પ્રક્રિયાની પસંદગીમાં વધારો થાય છે.
"જો કે આપણે જાણીએ છીએ કે તાંબુ આ પ્રતિક્રિયા માટે શ્રેષ્ઠ ઉત્પ્રેરક છે, તે ઇચ્છિત ઉત્પાદન માટે ઉચ્ચ પસંદગી પ્રદાન કરતું નથી," એલેક્સિસ, બર્કલે લેબ ખાતે રાસાયણિક વિજ્ઞાન વિભાગના વરિષ્ઠ વૈજ્ઞાનિક અને યુનિવર્સિટીમાં કેમિકલ એન્જિનિયરિંગના પ્રોફેસર જણાવ્યું હતું. કેલિફોર્નિયા, બર્કલે. સ્પેલે કહ્યું. "અમારી ટીમને જાણવા મળ્યું છે કે તમે આ પ્રકારની પસંદગી પૂરી પાડવા માટે વિવિધ યુક્તિઓ કરવા માટે ઉત્પ્રેરકના સ્થાનિક વાતાવરણનો ઉપયોગ કરી શકો છો."
અગાઉના અભ્યાસોમાં, સંશોધકોએ વ્યાપારી મૂલ્ય સાથે કાર્બન-સમૃદ્ધ ઉત્પાદનો બનાવવા માટે શ્રેષ્ઠ વિદ્યુત અને રાસાયણિક વાતાવરણ પ્રદાન કરવા માટે ચોક્કસ શરતો સ્થાપિત કરી છે. પરંતુ આ શરતો પાણી-આધારિત વાહક સામગ્રીનો ઉપયોગ કરીને લાક્ષણિક બળતણ કોષોમાં કુદરતી રીતે થતી પરિસ્થિતિઓથી વિપરીત છે.
ઉર્જા મંત્રાલયના લિક્વિડ સનશાઈન એલાયન્સના એનર્જી ઈનોવેશન સેન્ટર પ્રોજેક્ટના ભાગ રૂપે, ફ્યુઅલ સેલ વોટર એન્વાયર્નમેન્ટમાં ઉપયોગમાં લઈ શકાય તેવી ડિઝાઇન નક્કી કરવા માટે, બેલ અને તેની ટીમ આયોનોમરના પાતળા સ્તર તરફ વળ્યા, જે ચોક્કસ ચાર્જિંગને મંજૂરી આપે છે. પરમાણુઓ (આયન). અન્ય આયનોને બાકાત રાખો. તેમના અત્યંત પસંદગીયુક્ત રાસાયણિક ગુણધર્મોને લીધે, તેઓ ખાસ કરીને સૂક્ષ્મ પર્યાવરણ પર મજબૂત અસર કરવા માટે યોગ્ય છે.
બેલ જૂથના પોસ્ટડોક્ટરલ સંશોધક અને પેપરના પ્રથમ લેખક ચેન્યોન કિમે, બે સામાન્ય આયોનોમર્સ, નાફિઓન અને સસ્ટેનિયન સાથે કોપર ઉત્પ્રેરકની સપાટીને કોટ કરવાની દરખાસ્ત કરી. ટીમે અનુમાન કર્યું કે આમ કરવાથી ઉત્પ્રેરકની નજીકના વાતાવરણમાં ફેરફાર થવો જોઈએ - જેમાં pH અને પાણી અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડનો સમાવેશ થાય છે - કાર્બન-સમૃદ્ધ ઉત્પાદનો ઉત્પન્ન કરવા માટે પ્રતિક્રિયાને દિશામાન કરવા માટે કે જે સરળતાથી ઉપયોગી રસાયણોમાં રૂપાંતરિત થઈ શકે છે. ઉત્પાદનો અને પ્રવાહી ઇંધણ.
સંશોધકોએ દરેક આયોનોમરનું પાતળું પડ અને બે આયોનોમરના ડબલ લેયરને એક ફિલ્મ બનાવવા માટે પોલિમર મટિરિયલ દ્વારા સપોર્ટેડ કોપર ફિલ્મ પર લાગુ કર્યું, જેને તેઓ હાથના આકારના ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સેલના એક છેડાની નજીક દાખલ કરી શકે છે. જ્યારે બેટરીમાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડ ઇન્જેક્ટ કરવામાં આવે છે અને વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે તેઓ બેટરીમાંથી વહેતા કુલ પ્રવાહને માપે છે. પછી તેઓએ પ્રતિક્રિયા દરમિયાન નજીકના જળાશયમાં એકત્ર થયેલ ગેસ અને પ્રવાહીને માપ્યું. બે-સ્તરના કેસ માટે, તેઓએ જોયું કે કાર્બન-સમૃદ્ધ ઉત્પાદનો પ્રતિક્રિયા દ્વારા વપરાશમાં લેવાયેલી ઉર્જાનો 80% હિસ્સો ધરાવે છે-અનકોટેડ કેસમાં 60% કરતાં વધુ.
"આ સેન્ડવીચ કોટિંગ બંને વિશ્વમાં શ્રેષ્ઠ પ્રદાન કરે છે: ઉચ્ચ ઉત્પાદન પસંદગી અને ઉચ્ચ પ્રવૃત્તિ," બેલે કહ્યું. ડબલ-લેયર સપાટી માત્ર કાર્બન-સમૃદ્ધ ઉત્પાદનો માટે જ સારી નથી, પરંતુ તે જ સમયે મજબૂત પ્રવાહ પણ ઉત્પન્ન કરે છે, જે પ્રવૃત્તિમાં વધારો સૂચવે છે.
સંશોધકોએ તારણ કાઢ્યું હતું કે સુધારેલ પ્રતિસાદ તાંબાની ટોચ પર સીધા કોટિંગમાં સંચિત ઉચ્ચ CO2 સાંદ્રતાનું પરિણામ હતું. વધુમાં, નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલા અણુઓ કે જે બે આયોનોમર વચ્ચેના પ્રદેશમાં એકઠા થાય છે તે ઓછી સ્થાનિક એસિડિટી પેદા કરશે. આ સંયોજન આયોનોમર ફિલ્મોની ગેરહાજરીમાં થાય છે તે એકાગ્રતા ટ્રેડ-ઓફને સરભર કરે છે.
પ્રતિક્રિયાની કાર્યક્ષમતામાં વધુ સુધારો કરવા માટે, સંશોધકોએ અગાઉ સાબિત કરેલી તકનીક તરફ વળ્યા કે જેને CO2 અને pH વધારવા માટે બીજી પદ્ધતિ તરીકે આયોનોમર ફિલ્મની જરૂર નથી: સ્પંદિત વોલ્ટેજ. ડબલ-લેયર આયોનોમર કોટિંગમાં સ્પંદિત વોલ્ટેજ લાગુ કરીને, સંશોધકોએ અનકોટેડ કોપર અને સ્ટેટિક વોલ્ટેજની તુલનામાં કાર્બન-સમૃદ્ધ ઉત્પાદનોમાં 250% વધારો હાંસલ કર્યો.
જોકે કેટલાક સંશોધકો તેમના કાર્યને નવા ઉત્પ્રેરકના વિકાસ પર કેન્દ્રિત કરે છે, ઉત્પ્રેરકની શોધ ઓપરેટિંગ પરિસ્થિતિઓને ધ્યાનમાં લેતી નથી. ઉત્પ્રેરક સપાટી પર પર્યાવરણને નિયંત્રિત કરવું એ એક નવી અને અલગ પદ્ધતિ છે.
"અમે સંપૂર્ણપણે નવા ઉત્પ્રેરક સાથે આવ્યા નથી, પરંતુ પ્રતિક્રિયા ગતિશાસ્ત્રની અમારી સમજનો ઉપયોગ કર્યો છે અને ઉત્પ્રેરક સાઇટના પર્યાવરણને કેવી રીતે બદલવું તે વિશે વિચારવામાં અમને માર્ગદર્શન આપવા માટે આ જ્ઞાનનો ઉપયોગ કર્યો છે," એડમ વેબર, એક વરિષ્ઠ એન્જિનિયરે જણાવ્યું હતું. બર્કલે લેબોરેટરીઝમાં એનર્જી ટેક્નોલોજીના ક્ષેત્રમાં વૈજ્ઞાનિકો અને પેપર્સના સહ-લેખક.
આગળનું પગલું એ કોટેડ ઉત્પ્રેરકના ઉત્પાદનને વિસ્તૃત કરવાનું છે. બર્કલે લેબ ટીમના પ્રારંભિક પ્રયોગોમાં નાની ફ્લેટ મોડલ સિસ્ટમ્સ સામેલ હતી, જે વ્યાપારી કાર્યક્રમો માટે જરૂરી મોટા વિસ્તારના છિદ્રાળુ માળખા કરતાં ઘણી સરળ હતી. “સપાટ સપાટી પર કોટિંગ લગાવવું મુશ્કેલ નથી. પરંતુ વ્યાપારી પદ્ધતિઓમાં કોપરના નાના દડાને કોટિંગનો સમાવેશ થઈ શકે છે,” બેલે કહ્યું. કોટિંગનો બીજો સ્તર ઉમેરવો પડકારરૂપ બની જાય છે. એક શક્યતા એ છે કે બે કોટિંગ્સને દ્રાવકમાં એકસાથે ભેળવીને જમા કરવી, અને આશા છે કે જ્યારે દ્રાવક બાષ્પીભવન થાય ત્યારે તેઓ અલગ થઈ જાય. જો તેઓ ન કરે તો શું? બેલે નિષ્કર્ષ કાઢ્યો: "આપણે ફક્ત સ્માર્ટ બનવાની જરૂર છે." કિમ સી, બુઇ જેસી, લુઓ એક્સ અને અન્યનો સંદર્ભ લો. તાંબા પર ડબલ-લેયર આયોનોમર કોટિંગનો ઉપયોગ કરીને મલ્ટિ-કાર્બન ઉત્પાદનોમાં CO2 ના ઇલેક્ટ્રો-ઘટાડા માટે કસ્ટમાઇઝ્ડ ઉત્પ્રેરક માઇક્રોએનવાયર્નમેન્ટ. નેટ એનર્જી. 2021;6(11):1026-1034. doi:10.1038/s41560-021-00920-8
આ લેખ નીચેની સામગ્રીમાંથી પુનઃઉત્પાદિત કરવામાં આવ્યો છે. નોંધ: સામગ્રી લંબાઈ અને સામગ્રી માટે સંપાદિત થઈ શકે છે. વધુ માહિતી માટે, કૃપા કરીને ટાંકેલા સ્ત્રોતનો સંપર્ક કરો.