புதிய தொழில்நுட்பம் கார்பன் டை ஆக்சைடை திரவ எரிபொருளாக மாற்றும் முறையை மேம்படுத்துகிறது.

கீழே உள்ள படிவத்தை நிரப்பவும், “கார்பன் டை ஆக்சைடை திரவ எரிபொருளாக மாற்றுவதற்கான புதிய தொழில்நுட்ப மேம்பாடுகள்” என்பதன் PDF பதிப்பை நாங்கள் உங்களுக்கு மின்னஞ்சல் செய்வோம்.
புதைபடிவ எரிபொருட்களை எரிப்பதால் உருவாகும் கார்பன் டை ஆக்சைடு (CO2) மிகவும் பொதுவான பசுமை இல்ல வாயுவாகும். இதை நீடித்த முறையில் மீண்டும் பயனுள்ள எரிபொருட்களாக மாற்ற முடியும். CO2 வெளியேற்றத்தை எரிபொருள் மூலப்பொருளாக மாற்றுவதற்கான ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய வழி, மின்வேதியியல் ஒடுக்கம் எனப்படும் ஒரு செயல்முறையாகும். ஆனால், வணிக ரீதியாக லாபகரமானதாக இருக்க, விரும்பத்தக்க கார்பன் செறிந்த விளைபொருட்களைத் தேர்ந்தெடுக்க அல்லது உற்பத்தி செய்ய இந்த செயல்முறை மேம்படுத்தப்பட வேண்டும். இப்போது, ​​நேச்சர் எனர்ஜி இதழில் வெளியான செய்தியின்படி, லாரன்ஸ் பெர்க்லி தேசிய ஆய்வகம் (பெர்க்லி ஆய்வகம்), துணை வினைக்குப் பயன்படுத்தப்படும் தாமிர வினையூக்கியின் மேற்பரப்பை மேம்படுத்துவதற்கான ஒரு புதிய முறையை உருவாக்கியுள்ளது. இதன் மூலம், இந்த செயல்முறையின் தேர்ந்தெடுக்கும் திறனை அதிகரித்துள்ளது.
"இந்த வினைக்கு தாமிரம் சிறந்த வினையூக்கி என்பது நமக்குத் தெரிந்திருந்தாலும், அது விரும்பிய விளைபொருளுக்கு அதிக தேர்ந்தெடுப்புத்திறனை வழங்குவதில்லை," என்று பெர்க்லி ஆய்வகத்தின் வேதியியல் அறிவியல் துறையின் மூத்த விஞ்ஞானியும், கலிபோர்னியா பல்கலைக்கழகத்தின் பெர்க்லி கிளையின் வேதியியல் பொறியியல் பேராசிரியருமான அலெக்சிஸ் ஸ்பெல் கூறினார். "இந்த வகையான தேர்ந்தெடுப்புத்திறனை வழங்குவதற்காக, வினையூக்கியின் உள்ளூர் சூழலைப் பயன்படுத்தி பல்வேறு தந்திரங்களைக் கையாள முடியும் என்பதை எங்கள் குழு கண்டறிந்துள்ளது."
முந்தைய ஆய்வுகளில், வணிக மதிப்புள்ள கார்பன் செறிந்த தயாரிப்புகளை உருவாக்குவதற்கான சிறந்த மின் மற்றும் வேதியியல் சூழலை வழங்குவதற்கு, ஆராய்ச்சியாளர்கள் துல்லியமான நிலைமைகளை நிறுவியுள்ளனர். ஆனால் இந்த நிலைமைகள், நீர் சார்ந்த கடத்தும் பொருட்களைப் பயன்படுத்தும் வழக்கமான எரிபொருள் கலங்களில் இயற்கையாக நிகழும் நிலைமைகளுக்கு முரணானவை.
எரிபொருள் கலத்தின் நீர்ச் சூழலில் பயன்படுத்தக்கூடிய வடிவமைப்பைத் தீர்மானிக்கும் பொருட்டு, எரிசக்தி அமைச்சகத்தின் 'திரவ சூரிய ஒளி கூட்டணி'யின் எரிசக்தி புத்தாக்க மையத் திட்டத்தின் ஒரு பகுதியாக, பெல்லும் அவரது குழுவினரும் அயனோமரின் ஒரு மெல்லிய அடுக்கை நாடினர். இது குறிப்பிட்ட மின்னூட்டம் பெற்ற மூலக்கூறுகளை (அயனிகளை) ஊடுருவ அனுமதித்து, மற்ற அயனிகளை விலக்குகிறது. அவற்றின் மிகவும் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட வேதியியல் பண்புகளின் காரணமாக, நுண்சூழலில் ஒரு வலுவான தாக்கத்தை ஏற்படுத்துவதற்கு அவை குறிப்பாகப் பொருத்தமானவையாக உள்ளன.
பெல் குழுமத்தின் முனைவர் பட்ட மேற்படிப்பு ஆய்வாளரும், இந்த ஆய்வுக் கட்டுரையின் முதல் ஆசிரியருமான சன்யியோன் கிம், தாமிர வினையூக்கிகளின் மேற்பரப்பில் நாஃபியான் மற்றும் சஸ்டைனியான் என்ற இரண்டு பொதுவான அயனோமர்களைப் பூச முன்மொழிந்தார். அவ்வாறு செய்வதன் மூலம், வினையூக்கிக்கு அருகிலுள்ள சூழலில் — pH மதிப்பு, நீர் மற்றும் கார்பன் டை ஆக்சைடின் அளவு உட்பட — ஏதேனும் ஒரு வகையில் மாற்றம் ஏற்பட்டு, வினையானது கார்பன் செறிந்த விளைபொருட்களை உருவாக்கும் வகையில் வழிநடத்தப்படும் என்றும், அவற்றை எளிதில் பயனுள்ள வேதிப்பொருட்கள் மற்றும் திரவ எரிபொருட்களாக மாற்ற முடியும் என்றும் அந்தக் குழு கருதுகோள் முன்வைத்தது.
ஆராய்ச்சியாளர்கள், ஒரு பாலிமர் பொருளால் தாங்கப்பட்ட செப்புப் படலத்தின் மீது, ஒவ்வொரு அயனோமரின் ஒரு மெல்லிய அடுக்கையும், இரண்டு அயனோமர்களின் இரட்டை அடுக்கையும் பூசி ஒரு படலத்தை உருவாக்கினர். அந்தப் படலத்தை, கை வடிவ மின்வேதியியல் கலத்தின் ஒரு முனைக்கு அருகில் அவர்களால் செருக முடிந்தது. மின்கலத்தினுள் கார்பன் டை ஆக்சைடைச் செலுத்தி மின்னழுத்தத்தைப் பயன்படுத்தியபோது, ​​மின்கலத்தின் வழியே பாயும் மொத்த மின்னோட்டத்தை அவர்கள் அளந்தனர். பின்னர், வினையின் போது அருகிலுள்ள தேக்ககத்தில் சேகரிக்கப்பட்ட வாயு மற்றும் திரவத்தை அவர்கள் அளந்தனர். இரண்டு அடுக்குகள் கொண்ட நிலையில், வினையால் நுகரப்பட்ட ஆற்றலில் 80% கார்பன் செறிந்த விளைபொருட்களால் ஆனது என்பதை அவர்கள் கண்டறிந்தனர்—இது பூச்சு இல்லாத நிலையில் இருந்த 60%-ஐ விட அதிகமாகும்.
"இந்த சாண்ட்விச் பூச்சு, உயர் தயாரிப்புத் தேர்வுத்திறன் மற்றும் உயர் செயல்பாடு ஆகிய இரண்டின் சிறந்த நன்மைகளையும் வழங்குகிறது," என்று பெல் கூறினார். இந்த இரட்டை அடுக்கு மேற்பரப்பு, கார்பன் நிறைந்த தயாரிப்புகளுக்கு உகந்ததாக இருப்பது மட்டுமல்லாமல், அதே நேரத்தில் ஒரு வலுவான மின்னோட்டத்தையும் உருவாக்குகிறது, இது செயல்பாட்டின் அதிகரிப்பைக் குறிக்கிறது.
தாமிரத்தின் மீது நேரடியாகப் பூசப்பட்ட பூச்சில் குவிந்த அதிக CO2 செறிவின் விளைவாகவே இந்த மேம்பட்ட பிரதிபலிப்பு ஏற்பட்டது என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் முடிவு செய்தனர். மேலும், இரண்டு அயனோமர்களுக்கு இடையேயான பகுதியில் குவியும் எதிர்மின் சுமை கொண்ட மூலக்கூறுகள், அப்பகுதியில் குறைந்த அமிலத்தன்மையை உருவாக்கும். இந்த ஒருங்கிணைப்பு, அயனோமர் படலங்கள் இல்லாத நிலையில் ஏற்பட வாய்ப்புள்ள செறிவு சமநிலையின்மைகளை ஈடுசெய்கிறது.
வினையின் செயல்திறனை மேலும் மேம்படுத்துவதற்காக, CO2 மற்றும் pH மதிப்புகளை அதிகரிக்கும் மற்றொரு முறையாக, அயனோமர் படலம் தேவைப்படாத, முன்பே நிரூபிக்கப்பட்ட தொழில்நுட்பமான துடிப்பு மின்னழுத்தத்தை ஆராய்ச்சியாளர்கள் நாடினர். இரட்டை அடுக்கு அயனோமர் பூச்சின் மீது துடிப்பு மின்னழுத்தத்தைப் பயன்படுத்தியதன் மூலம், பூச்சு இல்லாத தாமிரம் மற்றும் நிலை மின்னழுத்தத்துடன் ஒப்பிடுகையில், கார்பன் செறிந்த விளைபொருட்களில் 250% அதிகரிப்பை ஆராய்ச்சியாளர்கள் அடைந்தனர்.
சில ஆராய்ச்சியாளர்கள் புதிய வினையூக்கிகளை உருவாக்குவதில் தங்கள் கவனத்தைச் செலுத்தினாலும், வினையூக்கியைக் கண்டறியும் போது அதன் இயக்க நிலைமைகள் கணக்கில் எடுத்துக்கொள்ளப்படுவதில்லை. வினையூக்கியின் மேற்பரப்பில் உள்ள சூழலைக் கட்டுப்படுத்துவது ஒரு புதிய மற்றும் மாறுபட்ட முறையாகும்.
"நாங்கள் முற்றிலும் புதிய வினையூக்கி ஒன்றைக் கண்டுபிடிக்கவில்லை, ஆனால் வினை இயக்கவியல் குறித்த எங்கள் புரிதலைப் பயன்படுத்தி, வினையூக்கி தளத்தின் சூழலை எவ்வாறு மாற்றுவது என்பது பற்றிச் சிந்தித்தோம்," என்று பெர்க்லி ஆய்வகங்களின் ஆற்றல் தொழில்நுட்பத் துறையைச் சேர்ந்த மூத்த பொறியாளரும், ஆய்வுக் கட்டுரைகளின் இணை ஆசிரியருமான ஆடம் வெபர் கூறினார்.
பூசப்பட்ட வினையூக்கிகளின் உற்பத்தியை விரிவுபடுத்துவதே அடுத்த கட்டமாகும். பெர்க்லி ஆய்வகக் குழுவின் ஆரம்பகட்ட சோதனைகளில், வணிகப் பயன்பாடுகளுக்குத் தேவைப்படும் பெரிய பரப்பளவுள்ள நுண்துளை அமைப்புகளை விட மிகவும் எளிமையான சிறிய தட்டையான மாதிரி அமைப்புகள் பயன்படுத்தப்பட்டன. "ஒரு தட்டையான மேற்பரப்பில் பூச்சு பூசுவது கடினமானதல்ல. ஆனால் வணிக முறைகளில் சிறிய செப்புப் பந்துகளுக்குப் பூச்சு பூச வேண்டியிருக்கலாம்," என்று பெல் கூறினார். பூச்சின் இரண்டாவது அடுக்கைச் சேர்ப்பது சவாலாகிறது. ஒரு சாத்தியம் என்னவென்றால், இரண்டு பூச்சுகளையும் ஒரு கரைப்பானில் ஒன்றாகக் கலந்து படியவைத்து, கரைப்பான் ஆவியாகும் போது அவை பிரிந்துவிடும் என்று நம்புவதுதான். அவை பிரியவில்லை என்றால் என்ன செய்வது? பெல் இவ்வாறு முடித்தார்: "நாம் இன்னும் புத்திசாலித்தனமாக இருக்க வேண்டும்." கிம் சி, புய் ஜேசி, லூவோ எக்ஸ் மற்றும் பிறரைப் பார்க்கவும். செப்பு மீது இரட்டை அடுக்கு அயனோமர் பூச்சைப் பயன்படுத்தி CO2-ஐ பல-கார்பன் பொருட்களாக மின்-ஒடுக்கம் செய்வதற்கான தனிப்பயனாக்கப்பட்ட வினையூக்கி நுண்சூழல். நேட் எனர்ஜி. 2021;6(11):1026-1034. doi:10.1038/s41560-021-00920-8
இந்தக் கட்டுரை பின்வரும் மூலத்திலிருந்து மீள்பதிப்பு செய்யப்பட்டுள்ளது. குறிப்பு: மூலமானது நீளம் மற்றும் உள்ளடக்கத்திற்காகத் திருத்தப்பட்டிருக்கலாம். மேலும் தகவல்களுக்கு, மேற்கோள் காட்டப்பட்ட மூலத்தைத் தொடர்பு கொள்ளவும்.