புதிய தொழில்நுட்பம் கார்பன் டை ஆக்சைடை திரவ எரிபொருளாக மாற்றுவதை மேம்படுத்துகிறது

கீழே உள்ள படிவத்தை நிரப்பவும், "கார்பன் டை ஆக்சைடை திரவ எரிபொருளாக மாற்றுவதற்கான புதிய தொழில்நுட்ப மேம்பாடுகள்" என்ற தலைப்பின் PDF பதிப்பை உங்களுக்கு மின்னஞ்சல் செய்வோம்.
கார்பன் டை ஆக்சைடு (CO2) என்பது புதைபடிவ எரிபொருட்களை எரிப்பதன் விளைவாகும் மற்றும் மிகவும் பொதுவான கிரீன்ஹவுஸ் வாயு ஆகும், இது நிலையான முறையில் மீண்டும் பயனுள்ள எரிபொருளாக மாற்றப்படலாம். CO2 உமிழ்வை எரிபொருள் மூலப்பொருளாக மாற்றுவதற்கான ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய வழி மின்வேதியியல் குறைப்பு எனப்படும் ஒரு செயல்முறையாகும். ஆனால் வணிக ரீதியாக சாத்தியமானதாக இருக்க, மேலும் விரும்பிய கார்பன் நிறைந்த பொருட்களைத் தேர்ந்தெடுக்க அல்லது உற்பத்தி செய்ய இந்த செயல்முறையை மேம்படுத்த வேண்டும். இப்போது, ​​நேச்சர் எனர்ஜி இதழில் தெரிவிக்கப்பட்டுள்ளபடி, லாரன்ஸ் பெர்க்லி தேசிய ஆய்வகம் (பெர்க்லி ஆய்வகம்) துணை எதிர்வினைக்குப் பயன்படுத்தப்படும் செப்பு வினையூக்கியின் மேற்பரப்பை மேம்படுத்த ஒரு புதிய முறையை உருவாக்கியுள்ளது, இதன் மூலம் செயல்முறையின் தேர்ந்தெடுக்கும் தன்மையை அதிகரிக்கிறது.
"இந்த வினைக்கு தாமிரம் சிறந்த வினையூக்கி என்பதை நாங்கள் அறிந்திருந்தாலும், விரும்பிய தயாரிப்புக்கு அது அதிக தேர்ந்தெடுப்பை வழங்காது" என்று பெர்க்லி ஆய்வகத்தில் உள்ள வேதியியல் அறிவியல் துறையின் மூத்த விஞ்ஞானியும், பெர்க்லியில் உள்ள கலிபோர்னியா பல்கலைக்கழகத்தில் வேதியியல் பொறியியல் பேராசிரியருமான அலெக்சிஸ் கூறினார். ஸ்பெல் கூறினார். "இந்த வகையான தேர்ந்தெடுப்பை வழங்க பல்வேறு தந்திரங்களைச் செய்ய வினையூக்கியின் உள்ளூர் சூழலைப் பயன்படுத்தலாம் என்பதை எங்கள் குழு கண்டறிந்துள்ளது."
முந்தைய ஆய்வுகளில், வணிக மதிப்புள்ள கார்பன் நிறைந்த பொருட்களை உருவாக்குவதற்கு சிறந்த மின் மற்றும் வேதியியல் சூழலை வழங்க ஆராய்ச்சியாளர்கள் துல்லியமான நிலைமைகளை நிறுவியுள்ளனர். ஆனால் இந்த நிலைமைகள் நீர் சார்ந்த கடத்தும் பொருட்களைப் பயன்படுத்தும் வழக்கமான எரிபொருள் கலங்களில் இயற்கையாக ஏற்படும் நிலைமைகளுக்கு முரணானவை.
எரிசக்தி அமைச்சகத்தின் திரவ சூரிய ஒளி கூட்டணியின் எரிசக்தி கண்டுபிடிப்பு மைய திட்டத்தின் ஒரு பகுதியாக, எரிபொருள் செல் நீர் சூழலில் பயன்படுத்தக்கூடிய வடிவமைப்பைத் தீர்மானிக்க, பெல் மற்றும் அவரது குழுவினர் ஒரு மெல்லிய அடுக்கு அயனோமரை நோக்கித் திரும்பினர், இது சில சார்ஜ் செய்யப்பட்ட மூலக்கூறுகள் (அயனிகள்) கடந்து செல்ல அனுமதிக்கிறது. மற்ற அயனிகளை விலக்கவும். அவற்றின் மிகவும் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட வேதியியல் பண்புகள் காரணமாக, அவை நுண்ணிய சூழலில் வலுவான தாக்கத்தை ஏற்படுத்துவதற்கு மிகவும் பொருத்தமானவை.
பெல் குழுவில் முதுகலை ஆராய்ச்சியாளரும், இந்த ஆய்வறிக்கையின் முதல் ஆசிரியருமான சான்யோன் கிம், செப்பு வினையூக்கிகளின் மேற்பரப்பை இரண்டு பொதுவான அயனோமர்களான நாஃபியான் மற்றும் சஸ்டைனியன் ஆகியவற்றால் பூச முன்மொழிந்தார். அவ்வாறு செய்வது வினையூக்கிக்கு அருகிலுள்ள சூழலை மாற்ற வேண்டும் - pH மற்றும் நீர் மற்றும் கார்பன் டை ஆக்சைட்டின் அளவு உட்பட - ஏதோ ஒரு வகையில் கார்பன் நிறைந்த பொருட்களை உற்பத்தி செய்ய எதிர்வினையை வழிநடத்த வேண்டும் என்று குழு கருதுகிறது, அவை எளிதில் பயனுள்ள இரசாயனங்களாக மாற்றப்படலாம். தயாரிப்புகள் மற்றும் திரவ எரிபொருள்கள்.
ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஒவ்வொரு அயனோமரின் மெல்லிய அடுக்கையும், இரண்டு அயனோமர்களின் இரட்டை அடுக்கையும் ஒரு பாலிமர் பொருளால் ஆதரிக்கப்படும் ஒரு செப்பு படலத்தில் பயன்படுத்தி ஒரு படலத்தை உருவாக்கினர், அதை அவர்கள் கை வடிவ மின்வேதியியல் கலத்தின் ஒரு முனைக்கு அருகில் செருக முடியும். பேட்டரியில் கார்பன் டை ஆக்சைடை செலுத்தி மின்னழுத்தத்தைப் பயன்படுத்தும்போது, ​​பேட்டரி வழியாக பாயும் மொத்த மின்னோட்டத்தை அவர்கள் அளந்தனர். பின்னர் அவர்கள் எதிர்வினையின் போது அருகிலுள்ள நீர்த்தேக்கத்தில் சேகரிக்கப்பட்ட வாயு மற்றும் திரவத்தை அளந்தனர். இரண்டு அடுக்கு பெட்டியைப் பொறுத்தவரை, கார்பன் நிறைந்த பொருட்கள் எதிர்வினையால் நுகரப்படும் ஆற்றலில் 80% ஆகும் - பூசப்படாத பெட்டியில் 60% க்கும் அதிகமாக.
"இந்த சாண்ட்விச் பூச்சு இரண்டு உலகங்களிலும் சிறந்ததை வழங்குகிறது: உயர் தயாரிப்பு தேர்வு மற்றும் உயர் செயல்பாடு," என்று பெல் கூறினார். இரட்டை அடுக்கு மேற்பரப்பு கார்பன் நிறைந்த தயாரிப்புகளுக்கு நல்லது மட்டுமல்ல, அதே நேரத்தில் வலுவான மின்னோட்டத்தையும் உருவாக்குகிறது, இது செயல்பாட்டில் அதிகரிப்பைக் குறிக்கிறது.
தாமிரத்தின் மேல் நேரடியாக பூச்சுகளில் குவிந்துள்ள அதிக CO2 செறிவின் விளைவாக மேம்பட்ட பதில் கிடைத்ததாக ஆராய்ச்சியாளர்கள் முடிவு செய்தனர். கூடுதலாக, இரண்டு அயனோமர்களுக்கு இடையிலான பகுதியில் குவியும் எதிர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட மூலக்கூறுகள் குறைந்த உள்ளூர் அமிலத்தன்மையை உருவாக்கும். இந்த கலவையானது அயனோமர் படலங்கள் இல்லாத நிலையில் ஏற்படும் செறிவு பரிமாற்றங்களை ஈடுசெய்கிறது.
வினையின் செயல்திறனை மேலும் மேம்படுத்துவதற்காக, ஆராய்ச்சியாளர்கள் CO2 மற்றும் pH ஐ அதிகரிக்க மற்றொரு முறையாக அயனோமர் படலம் தேவையில்லை என்று முன்னர் நிரூபிக்கப்பட்ட தொழில்நுட்பத்திற்கு திரும்பினர்: துடிப்பு மின்னழுத்தம். இரட்டை அடுக்கு அயனோமர் பூச்சுக்கு துடிப்பு மின்னழுத்தத்தைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், பூசப்படாத செம்பு மற்றும் நிலையான மின்னழுத்தத்துடன் ஒப்பிடும்போது கார்பன் நிறைந்த தயாரிப்புகளில் 250% அதிகரிப்பை ஆராய்ச்சியாளர்கள் அடைந்தனர்.
சில ஆராய்ச்சியாளர்கள் புதிய வினையூக்கிகளின் வளர்ச்சியில் தங்கள் பணியை மையமாகக் கொண்டிருந்தாலும், வினையூக்கியின் கண்டுபிடிப்பு இயக்க நிலைமைகளைக் கணக்கில் எடுத்துக்கொள்வதில்லை. வினையூக்கி மேற்பரப்பில் சுற்றுச்சூழலைக் கட்டுப்படுத்துவது ஒரு புதிய மற்றும் வித்தியாசமான முறையாகும்.
"நாங்கள் முற்றிலும் புதிய வினையூக்கியைக் கொண்டு வரவில்லை, ஆனால் எதிர்வினை இயக்கவியலைப் பற்றிய எங்கள் புரிதலைப் பயன்படுத்தி, வினையூக்கி தளத்தின் சூழலை எவ்வாறு மாற்றுவது என்பது பற்றி சிந்திக்க இந்த அறிவைப் பயன்படுத்தினோம்," என்று பெர்க்லி ஆய்வகங்களில் ஆற்றல் தொழில்நுட்பத் துறையில் விஞ்ஞானிகளும் ஆய்வுக் கட்டுரைகளின் இணை ஆசிரியருமான மூத்த பொறியாளர் ஆடம் வெபர் கூறினார்.
அடுத்த கட்டமாக பூசப்பட்ட வினையூக்கிகளின் உற்பத்தியை விரிவுபடுத்துவது. பெர்க்லி ஆய்வகக் குழுவின் ஆரம்ப சோதனைகளில் சிறிய தட்டையான மாதிரி அமைப்புகள் அடங்கும், அவை வணிக பயன்பாடுகளுக்குத் தேவையான பெரிய பகுதி நுண்துளை கட்டமைப்புகளை விட மிகவும் எளிமையானவை. "ஒரு தட்டையான மேற்பரப்பில் பூச்சு பூசுவது கடினம் அல்ல. ஆனால் வணிக முறைகள் சிறிய செப்பு பந்துகளை பூசுவதை உள்ளடக்கியிருக்கலாம்," என்று பெல் கூறினார். இரண்டாவது அடுக்கு பூச்சு சேர்ப்பது சவாலானதாக மாறும். ஒரு சாத்தியக்கூறு என்னவென்றால், இரண்டு பூச்சுகளையும் ஒரு கரைப்பானில் கலந்து வைப்பதும், கரைப்பான் ஆவியாகும் போது அவை பிரியும் என்று நம்புவதும் ஆகும். அவை அவ்வாறு செய்யாவிட்டால் என்ன செய்வது? பெல் முடித்தார்: "நாம் புத்திசாலியாக இருக்க வேண்டும்." கிம் சி, புய் ஜேசி, லுவோ எக்ஸ் மற்றும் பிறரைப் பார்க்கவும். தாமிரத்தில் இரட்டை அடுக்கு அயனோமர் பூச்சு பயன்படுத்தி பல கார்பன் தயாரிப்புகளுக்கு CO2 ஐ மின்-குறைப்பதற்கான தனிப்பயனாக்கப்பட்ட வினையூக்கி நுண்ணிய சூழல். நாட் எனர்ஜி. 2021;6(11):1026-1034. doi:10.1038/s41560-021-00920-8
இந்தக் கட்டுரை பின்வரும் உள்ளடக்கத்திலிருந்து மீண்டும் உருவாக்கப்பட்டது. குறிப்பு: கட்டுரை நீளம் மற்றும் உள்ளடக்கத்திற்காக திருத்தப்பட்டிருக்கலாம். மேலும் தகவலுக்கு, மேற்கோள் காட்டப்பட்ட மூலத்தைத் தொடர்பு கொள்ளவும்.