కొత్త టెక్నాలజీ కార్బన్ డయాక్సైడ్‌ను ద్రవ ఇంధనంగా మార్చడాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది

దిగువన ఉన్న ఫారమ్‌ను పూరించండి, “కార్బన్ డయాక్సైడ్‌ను ద్రవ ఇంధనంగా మార్చడానికి కొత్త సాంకేతిక మెరుగుదలలు” యొక్క PDF వెర్షన్‌ను మేము మీకు ఇమెయిల్ చేస్తాము.
కార్బన్ డయాక్సైడ్ (CO2) అనేది శిలాజ ఇంధనాలను మండించడం వల్ల కలిగే ఉత్పత్తి మరియు అత్యంత సాధారణ గ్రీన్‌హౌస్ వాయువు, దీనిని స్థిరమైన పద్ధతిలో ఉపయోగకరమైన ఇంధనాలుగా మార్చవచ్చు. CO2 ఉద్గారాలను ఇంధన ఫీడ్‌స్టాక్‌గా మార్చడానికి ఒక ఆశాజనక మార్గం ఎలక్ట్రోకెమికల్ తగ్గింపు అని పిలువబడే ప్రక్రియ. కానీ వాణిజ్యపరంగా లాభదాయకంగా ఉండటానికి, మరింత కావలసిన కార్బన్-రిచ్ ఉత్పత్తులను ఎంచుకోవడానికి లేదా ఉత్పత్తి చేయడానికి ఈ ప్రక్రియను మెరుగుపరచాలి. ఇప్పుడు, నేచర్ ఎనర్జీ జర్నల్‌లో నివేదించినట్లుగా, లారెన్స్ బర్కిలీ నేషనల్ లాబొరేటరీ (బర్కిలీ ల్యాబ్) సహాయక ప్రతిచర్యకు ఉపయోగించే రాగి ఉత్ప్రేరకం యొక్క ఉపరితలాన్ని మెరుగుపరచడానికి ఒక కొత్త పద్ధతిని అభివృద్ధి చేసింది, తద్వారా ప్రక్రియ యొక్క ఎంపికను పెంచుతుంది.
"ఈ ప్రతిచర్యకు రాగి ఉత్తమ ఉత్ప్రేరకం అని మాకు తెలిసినప్పటికీ, అది కావలసిన ఉత్పత్తికి అధిక ఎంపికను అందించదు" అని బర్కిలీ ల్యాబ్‌లోని కెమికల్ సైన్సెస్ విభాగంలో సీనియర్ శాస్త్రవేత్త మరియు బర్కిలీలోని కాలిఫోర్నియా విశ్వవిద్యాలయంలో కెమికల్ ఇంజనీరింగ్ ప్రొఫెసర్ అలెక్సిస్ అన్నారు. స్పెల్ అన్నారు. "ఈ రకమైన ఎంపికను అందించడానికి మీరు ఉత్ప్రేరకం యొక్క స్థానిక వాతావరణాన్ని ఉపయోగించి వివిధ ఉపాయాలు చేయవచ్చని మా బృందం కనుగొంది."
మునుపటి అధ్యయనాలలో, వాణిజ్య విలువ కలిగిన కార్బన్-సమృద్ధ ఉత్పత్తులను సృష్టించడానికి ఉత్తమ విద్యుత్ మరియు రసాయన వాతావరణాన్ని అందించడానికి పరిశోధకులు ఖచ్చితమైన పరిస్థితులను ఏర్పాటు చేశారు. కానీ ఈ పరిస్థితులు నీటి ఆధారిత వాహక పదార్థాలను ఉపయోగించే సాధారణ ఇంధన కణాలలో సహజంగా సంభవించే పరిస్థితులకు విరుద్ధంగా ఉన్నాయి.
ఇంధన కణ నీటి వాతావరణంలో ఉపయోగించగల డిజైన్‌ను నిర్ణయించడానికి, ఇంధన మంత్రిత్వ శాఖ యొక్క లిక్విడ్ సన్‌షైన్ అలయన్స్ యొక్క ఎనర్జీ ఇన్నోవేషన్ సెంటర్ ప్రాజెక్ట్‌లో భాగంగా, బెల్ మరియు అతని బృందం కొన్ని చార్జ్డ్ అణువులను (అయాన్లు) గుండా వెళ్ళడానికి అనుమతించే పలుచని అయానోమర్ పొరను ఉపయోగించారు. ఇతర అయాన్‌లను మినహాయించండి. వాటి అత్యంత ఎంపిక చేసిన రసాయన లక్షణాల కారణంగా, అవి సూక్ష్మ పర్యావరణంపై బలమైన ప్రభావాన్ని చూపడానికి ప్రత్యేకంగా అనుకూలంగా ఉంటాయి.
బెల్ గ్రూపులో పోస్ట్‌డాక్టోరల్ పరిశోధకుడు మరియు ఈ పరిశోధనా పత్రం యొక్క మొదటి రచయిత అయిన చాన్యోన్ కిమ్, రాగి ఉత్ప్రేరకాల ఉపరితలాన్ని రెండు సాధారణ అయానోమర్‌లైన నాఫియాన్ మరియు సస్టైనయన్‌తో పూత పూయాలని ప్రతిపాదించారు. అలా చేయడం వల్ల ఉత్ప్రేరకం దగ్గర వాతావరణాన్ని మార్చాలని - pH మరియు నీరు మరియు కార్బన్ డయాక్సైడ్ పరిమాణంతో సహా - ఏదో ఒక విధంగా కార్బన్-రిచ్ ఉత్పత్తులను ఉత్పత్తి చేయడానికి ప్రతిచర్యను నిర్దేశించాలని బృందం పరికల్పన చేసింది, వీటిని సులభంగా ఉపయోగకరమైన రసాయనాలుగా మార్చవచ్చు. ఉత్పత్తులు మరియు ద్రవ ఇంధనాలు.
పరిశోధకులు ప్రతి అయానోమర్ యొక్క పలుచని పొరను మరియు రెండు అయానోమర్‌ల డబుల్ పొరను పాలిమర్ పదార్థంతో మద్దతు ఇచ్చిన రాగి ఫిల్మ్‌కు వర్తింపజేసి, ఒక ఫిల్మ్‌ను రూపొందించారు, దీనిని వారు చేతి ఆకారంలో ఉన్న ఎలక్ట్రోకెమికల్ సెల్ యొక్క ఒక చివర దగ్గర చొప్పించగలరు. బ్యాటరీలోకి కార్బన్ డయాక్సైడ్‌ను ఇంజెక్ట్ చేసి వోల్టేజ్‌ను వర్తింపజేసేటప్పుడు, వారు బ్యాటరీ ద్వారా ప్రవహించే మొత్తం కరెంట్‌ను కొలుస్తారు. అప్పుడు వారు ప్రతిచర్య సమయంలో ప్రక్కనే ఉన్న రిజర్వాయర్‌లో సేకరించిన వాయువు మరియు ద్రవాన్ని కొలుస్తారు. రెండు-పొరల కేసు కోసం, కార్బన్-రిచ్ ఉత్పత్తులు ప్రతిచర్య ద్వారా వినియోగించబడే శక్తిలో 80% వాటాను కలిగి ఉన్నాయని వారు కనుగొన్నారు - అన్‌కోటెడ్ కేసులో 60% కంటే ఎక్కువ.
"ఈ శాండ్‌విచ్ పూత రెండు ప్రపంచాలలోని ఉత్తమమైన వాటిని అందిస్తుంది: అధిక ఉత్పత్తి ఎంపిక మరియు అధిక కార్యాచరణ" అని బెల్ చెప్పారు. డబుల్-లేయర్ ఉపరితలం కార్బన్-రిచ్ ఉత్పత్తులకు మంచిది మాత్రమే కాదు, అదే సమయంలో బలమైన ప్రవాహాన్ని కూడా ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఇది కార్యాచరణలో పెరుగుదలను సూచిస్తుంది.
రాగి పైన నేరుగా పూతలో పేరుకుపోయిన అధిక CO2 గాఢత ఫలితంగా మెరుగైన ప్రతిస్పందన వచ్చిందని పరిశోధకులు నిర్ధారించారు. అదనంగా, రెండు అయానోమర్‌ల మధ్య ప్రాంతంలో పేరుకుపోయిన ప్రతికూలంగా చార్జ్ చేయబడిన అణువులు తక్కువ స్థానిక ఆమ్లత్వాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తాయి. ఈ కలయిక అయానోమర్ ఫిల్మ్‌లు లేనప్పుడు సంభవించే గాఢత ట్రేడ్-ఆఫ్‌లను భర్తీ చేస్తుంది.
ప్రతిచర్య సామర్థ్యాన్ని మరింత మెరుగుపరచడానికి, పరిశోధకులు CO2 మరియు pHని పెంచడానికి మరొక పద్ధతిగా అయానోమర్ ఫిల్మ్ అవసరం లేని గతంలో నిరూపితమైన సాంకేతికతను ఆశ్రయించారు: పల్స్డ్ వోల్టేజ్. డబుల్-లేయర్ అయానోమర్ పూతకు పల్స్డ్ వోల్టేజ్‌ను వర్తింపజేయడం ద్వారా, అన్‌కోటెడ్ కాపర్ మరియు స్టాటిక్ వోల్టేజ్‌తో పోలిస్తే కార్బన్-రిచ్ ఉత్పత్తులలో పరిశోధకులు 250% పెరుగుదలను సాధించారు.
కొంతమంది పరిశోధకులు కొత్త ఉత్ప్రేరకాల అభివృద్ధిపై తమ పనిని కేంద్రీకరించినప్పటికీ, ఉత్ప్రేరకం యొక్క ఆవిష్కరణ ఆపరేటింగ్ పరిస్థితులను పరిగణనలోకి తీసుకోదు. ఉత్ప్రేరక ఉపరితలంపై పర్యావరణాన్ని నియంత్రించడం ఒక కొత్త మరియు భిన్నమైన పద్ధతి.
"మేము పూర్తిగా కొత్త ఉత్ప్రేరకాన్ని రూపొందించలేదు, కానీ ప్రతిచర్య గతిశాస్త్రంపై మా అవగాహనను ఉపయోగించాము మరియు ఉత్ప్రేరక ప్రదేశం యొక్క వాతావరణాన్ని ఎలా మార్చాలో ఆలోచించడంలో మాకు మార్గనిర్దేశం చేయడానికి ఈ జ్ఞానాన్ని ఉపయోగించాము" అని సీనియర్ ఇంజనీర్ ఆడమ్ వెబర్ అన్నారు. బర్కిలీ లాబొరేటరీస్‌లో శక్తి సాంకేతిక రంగంలో శాస్త్రవేత్తలు మరియు పత్రాల సహ రచయిత.
తదుపరి దశ పూతతో కూడిన ఉత్ప్రేరకాల ఉత్పత్తిని విస్తరించడం. బర్కిలీ ల్యాబ్ బృందం యొక్క ప్రాథమిక ప్రయోగాలలో చిన్న ఫ్లాట్ మోడల్ వ్యవస్థలు ఉన్నాయి, ఇవి వాణిజ్య అనువర్తనాలకు అవసరమైన పెద్ద-ప్రాంత పోరస్ నిర్మాణాల కంటే చాలా సరళమైనవి. "చదునైన ఉపరితలంపై పూతను వర్తింపజేయడం కష్టం కాదు. కానీ వాణిజ్య పద్ధతుల్లో చిన్న రాగి బంతులను పూత పూయడం ఉండవచ్చు" అని బెల్ చెప్పారు. పూత యొక్క రెండవ పొరను జోడించడం సవాలుగా మారుతుంది. రెండు పూతలను కలిపి ఒక ద్రావకంలో జమ చేయడం మరియు ద్రావకం ఆవిరైనప్పుడు అవి విడిపోతాయని ఆశించడం ఒక అవకాశం. అవి అలా చేయకపోతే ఏమి చేయాలి? బెల్ ముగించారు: "మనం తెలివిగా ఉండాలి." కిమ్ సి, బుయి జెసి, లువో ఎక్స్ మరియు ఇతరులను చూడండి. రాగిపై డబుల్-లేయర్ అయానోమర్ పూతను ఉపయోగించి బహుళ-కార్బన్ ఉత్పత్తులకు CO2 యొక్క ఎలక్ట్రో-తగ్గింపు కోసం అనుకూలీకరించిన ఉత్ప్రేరక సూక్ష్మ పర్యావరణం. నాట్ ఎనర్జీ. 2021;6(11):1026-1034. doi:10.1038/s41560-021-00920-8
ఈ వ్యాసం కింది అంశాల నుండి పునరుత్పత్తి చేయబడింది. గమనిక: ఈ అంశం పొడవు మరియు కంటెంట్ పరంగా సవరించబడి ఉండవచ్చు. మరిన్ని వివరాల కోసం, దయచేసి ఉదహరించబడిన మూలాన్ని సంప్రదించండి.