కొత్త సాంకేతికత కార్బన్ డయాక్సైడ్ను ద్రవ ఇంధనంగా మార్చడాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది

దిగువ ఫారమ్‌ను పూరించండి మరియు "కార్బన్ డయాక్సైడ్‌ను ద్రవ ఇంధనంగా మార్చడానికి కొత్త సాంకేతికత మెరుగుదలలు" యొక్క PDF వెర్షన్‌ను మేము మీకు ఇమెయిల్ చేస్తాము
కార్బన్ డయాక్సైడ్ (CO2) అనేది శిలాజ ఇంధనాలను కాల్చడం మరియు అత్యంత సాధారణ గ్రీన్హౌస్ వాయువు యొక్క ఉత్పత్తి, ఇది స్థిరమైన పద్ధతిలో ఉపయోగకరమైన ఇంధనాలుగా తిరిగి మార్చబడుతుంది. CO2 ఉద్గారాలను ఇంధన ఫీడ్‌స్టాక్‌గా మార్చడానికి ఒక మంచి మార్గం ఎలక్ట్రోకెమికల్ తగ్గింపు అని పిలువబడే ఒక ప్రక్రియ. కానీ వాణిజ్యపరంగా లాభదాయకంగా ఉండటానికి, మరింత కావలసిన కార్బన్-రిచ్ ఉత్పత్తులను ఎంచుకోవడానికి లేదా ఉత్పత్తి చేయడానికి ప్రక్రియను మెరుగుపరచాలి. ఇప్పుడు, నేచర్ ఎనర్జీ జర్నల్‌లో నివేదించినట్లుగా, లారెన్స్ బర్కిలీ నేషనల్ లాబొరేటరీ (బర్కిలీ ల్యాబ్) సహాయక ప్రతిచర్య కోసం ఉపయోగించే రాగి ఉత్ప్రేరకం యొక్క ఉపరితలాన్ని మెరుగుపరచడానికి ఒక కొత్త పద్ధతిని అభివృద్ధి చేసింది, తద్వారా ప్రక్రియ యొక్క ఎంపిక పెరుగుతుంది.
"ఈ ప్రతిచర్యకు రాగి ఉత్తమ ఉత్ప్రేరకం అని మాకు తెలిసినప్పటికీ, ఇది కావలసిన ఉత్పత్తికి అధిక ఎంపికను అందించదు" అని బర్కిలీ ల్యాబ్‌లోని కెమికల్ సైన్సెస్ విభాగంలో సీనియర్ శాస్త్రవేత్త మరియు విశ్వవిద్యాలయంలో కెమికల్ ఇంజనీరింగ్ ప్రొఫెసర్ అలెక్సిస్ అన్నారు. కాలిఫోర్నియా, బర్కిలీ. స్పెల్ చెప్పారు. "ఈ రకమైన సెలెక్టివిటీని అందించడానికి మీరు వివిధ ఉపాయాలు చేయడానికి ఉత్ప్రేరకం యొక్క స్థానిక వాతావరణాన్ని ఉపయోగించవచ్చని మా బృందం కనుగొంది."
మునుపటి అధ్యయనాలలో, పరిశోధకులు వాణిజ్య విలువతో కార్బన్-రిచ్ ఉత్పత్తులను రూపొందించడానికి ఉత్తమ విద్యుత్ మరియు రసాయన వాతావరణాన్ని అందించడానికి ఖచ్చితమైన పరిస్థితులను ఏర్పాటు చేశారు. కానీ ఈ పరిస్థితులు నీటి ఆధారిత వాహక పదార్థాలను ఉపయోగించి సాధారణ ఇంధన కణాలలో సహజంగా సంభవించే పరిస్థితులకు విరుద్ధంగా ఉంటాయి.
మినిస్ట్రీ ఆఫ్ ఎనర్జీ యొక్క లిక్విడ్ సన్‌షైన్ అలయన్స్ యొక్క ఎనర్జీ ఇన్నోవేషన్ సెంటర్ ప్రాజెక్ట్‌లో భాగంగా, ఫ్యూయల్ సెల్ వాటర్ వాతావరణంలో ఉపయోగించగల డిజైన్‌ను నిర్ణయించడానికి, బెల్ మరియు అతని బృందం కొన్ని ఛార్జ్‌లను అనుమతించే పలుచని పొర అయానోమర్‌కి మారారు. అణువులు (అయాన్లు) గుండా వెళతాయి. ఇతర అయాన్లను మినహాయించండి. వాటి అత్యంత ఎంపిక చేయబడిన రసాయన లక్షణాల కారణంగా, అవి సూక్ష్మ పర్యావరణంపై బలమైన ప్రభావాన్ని కలిగి ఉండటానికి ప్రత్యేకంగా సరిపోతాయి.
బెల్ గ్రూప్‌లోని పోస్ట్‌డాక్టోరల్ పరిశోధకుడు మరియు పేపర్ యొక్క మొదటి రచయిత అయిన చాన్యోన్ కిమ్, రాగి ఉత్ప్రేరకాల యొక్క ఉపరితలంపై రెండు సాధారణ అయానోమర్‌లు, నాఫియాన్ మరియు సస్టైన్‌లతో పూయాలని ప్రతిపాదించారు. ఈ విధంగా చేయడం వలన ఉత్ప్రేరకం సమీపంలోని పర్యావరణాన్ని మార్చాలని భావించారు- pH మరియు నీరు మరియు కార్బన్ డయాక్సైడ్ పరిమాణంతో సహా-ఏదో విధంగా కార్బన్-రిచ్ ఉత్పత్తులను సులభంగా ఉపయోగకరమైన రసాయనాలుగా మార్చగల ప్రతిచర్యను నిర్దేశిస్తుంది. ఉత్పత్తులు మరియు ద్రవ ఇంధనాలు.
పరిశోధకులు ప్రతి అయానోమర్ యొక్క పలుచని పొరను మరియు రెండు అయానోమర్‌ల డబుల్ లేయర్‌ను ఒక పాలిమర్ మెటీరియల్‌తో సపోర్టు చేసిన రాగి ఫిల్మ్‌కి వర్తింపజేసి, ఒక ఫిల్మ్‌ను రూపొందించడానికి, వారు చేతి ఆకారపు ఎలక్ట్రోకెమికల్ సెల్ యొక్క ఒక చివరలో చొప్పించగలరు. బ్యాటరీలోకి కార్బన్ డయాక్సైడ్‌ను ఇంజెక్ట్ చేసినప్పుడు మరియు వోల్టేజ్‌ని 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 ప్రపంచాలలో ఉత్తమమైన వాటిని అందిస్తుంది: అధిక ఉత్పత్తి ఎంపిక మరియు అధిక కార్యాచరణ," బెల్ చెప్పారు. డబుల్-లేయర్ ఉపరితలం కార్బన్-రిచ్ ఉత్పత్తులకు మాత్రమే మంచిది కాదు, అదే సమయంలో బలమైన ప్రవాహాన్ని కూడా ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఇది కార్యాచరణలో పెరుగుదలను సూచిస్తుంది.
రాగి పైన నేరుగా పూతలో పేరుకుపోయిన అధిక CO2 గాఢత ఫలితంగా మెరుగైన స్పందన వచ్చిందని పరిశోధకులు నిర్ధారించారు. అదనంగా, రెండు అయానోమర్‌ల మధ్య ప్రాంతంలో పేరుకుపోయే ప్రతికూలంగా చార్జ్ చేయబడిన అణువులు తక్కువ స్థానిక ఆమ్లతను ఉత్పత్తి చేస్తాయి. ఈ కలయిక అయానోమర్ ఫిల్మ్‌లు లేనప్పుడు జరిగే ఏకాగ్రత ట్రేడ్-ఆఫ్‌లను ఆఫ్‌సెట్ చేస్తుంది.
ప్రతిచర్య సామర్థ్యాన్ని మరింత మెరుగుపరచడానికి, పరిశోధకులు CO2 మరియు pH: పల్సెడ్ వోల్టేజ్‌లను పెంచడానికి మరొక పద్ధతిగా అయానోమర్ ఫిల్మ్ అవసరం లేని గతంలో నిరూపితమైన సాంకేతికత వైపు మొగ్గు చూపారు. డబుల్-లేయర్ అయానోమర్ పూతకు పల్సెడ్ వోల్టేజ్‌ను వర్తింపజేయడం ద్వారా, అన్‌కోటెడ్ కాపర్ మరియు స్టాటిక్ వోల్టేజ్‌తో పోలిస్తే పరిశోధకులు కార్బన్-రిచ్ ఉత్పత్తులలో 250% పెరుగుదలను సాధించారు.
కొంతమంది పరిశోధకులు కొత్త ఉత్ప్రేరకాల అభివృద్ధిపై తమ పనిని కేంద్రీకరించినప్పటికీ, ఉత్ప్రేరకం యొక్క ఆవిష్కరణ ఆపరేటింగ్ పరిస్థితులను పరిగణనలోకి తీసుకోదు. ఉత్ప్రేరకం ఉపరితలంపై పర్యావరణాన్ని నియంత్రించడం అనేది కొత్త మరియు భిన్నమైన పద్ధతి.
"మేము పూర్తిగా కొత్త ఉత్ప్రేరకంతో ముందుకు రాలేదు, కానీ ప్రతిచర్య గతిశాస్త్రంపై మా అవగాహనను ఉపయోగించాము మరియు ఉత్ప్రేరకం సైట్ యొక్క వాతావరణాన్ని ఎలా మార్చాలనే దాని గురించి ఆలోచించడంలో మాకు మార్గనిర్దేశం చేయడానికి ఈ జ్ఞానాన్ని ఉపయోగించాము" అని సీనియర్ ఇంజనీర్ ఆడమ్ వెబర్ చెప్పారు. బర్కిలీ లాబొరేటరీస్‌లోని ఎనర్జీ టెక్నాలజీ రంగంలో శాస్త్రవేత్తలు మరియు పేపర్‌ల సహ రచయిత.
కోటెడ్ ఉత్ప్రేరకాల ఉత్పత్తిని విస్తరించడం తదుపరి దశ. బర్కిలీ ల్యాబ్ బృందం యొక్క ప్రాథమిక ప్రయోగాలు చిన్న ఫ్లాట్ మోడల్ సిస్టమ్‌లను కలిగి ఉన్నాయి, ఇవి వాణిజ్య అనువర్తనాలకు అవసరమైన పెద్ద-ఏరియా పోరస్ నిర్మాణాల కంటే చాలా సరళమైనవి. “చదునైన ఉపరితలంపై పూత పూయడం కష్టం కాదు. కానీ వాణిజ్య పద్ధతుల్లో చిన్న రాగి బంతులను పూయడం ఉండవచ్చు, "బెల్ చెప్పారు. పూత యొక్క రెండవ పొరను జోడించడం సవాలుగా మారుతుంది. ఒక అవకాశం ఏమిటంటే, రెండు పూతలను కలిపి ఒక ద్రావకంలో నిక్షిప్తం చేయడం మరియు ద్రావకం ఆవిరైనప్పుడు అవి విడిపోతాయని ఆశిస్తున్నాము. వారు చేయకపోతే? బెల్ ఇలా ముగించాడు: "మనం తెలివిగా ఉండాలి." Kim C, Bui JC, Luo X మరియు ఇతరులను చూడండి. రాగిపై డబుల్-లేయర్ అయానోమర్ పూతను ఉపయోగించి బహుళ-కార్బన్ ఉత్పత్తులకు CO2 యొక్క ఎలక్ట్రో-తగ్గింపు కోసం అనుకూలీకరించిన ఉత్ప్రేరకం సూక్ష్మ పర్యావరణం. నాట్ ఎనర్జీ. 2021;6(11):1026-1034. doi:10.1038/s41560-021-00920-8
ఈ కథనం క్రింది మెటీరియల్ నుండి పునరుత్పత్తి చేయబడింది. గమనిక: మెటీరియల్ పొడవు మరియు కంటెంట్ కోసం సవరించబడి ఉండవచ్చు. మరింత సమాచారం కోసం, దయచేసి ఉదహరించిన మూలాన్ని సంప్రదించండి.