కొత్త సాంకేతిక పరిజ్ఞానం కార్బన్ డయాక్సైడ్ను ద్రవ ఇంధనంగా మార్చడాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది

దిగువ ఫారమ్‌ను పూరించండి మరియు “కార్బన్ డయాక్సైడ్‌ను ద్రవ ఇంధనంగా మార్చడానికి కొత్త సాంకేతిక మెరుగుదలలు” యొక్క PDF వెర్షన్‌ను మేము మీకు ఇమెయిల్ చేస్తాము
కార్బన్ డయాక్సైడ్ (CO2) అనేది శిలాజ ఇంధనాలను కాల్చే ఉత్పత్తి మరియు అత్యంత సాధారణ గ్రీన్హౌస్ వాయువు, వీటిని తిరిగి ఉపయోగకరమైన ఇంధనాలుగా స్థిరమైన పద్ధతిలో మార్చవచ్చు. CO2 ఉద్గారాలను ఇంధన ఫీడ్‌స్టాక్‌గా మార్చడానికి ఒక మంచి మార్గం ఎలక్ట్రోకెమికల్ తగ్గింపు అని పిలువబడే ఒక ప్రక్రియ. కానీ వాణిజ్యపరంగా లాభదాయకంగా ఉండటానికి, మరింత కావలసిన కార్బన్ అధికంగా ఉన్న ఉత్పత్తులను ఎంచుకోవడానికి లేదా ఉత్పత్తి చేయడానికి ఈ 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 ఈ ప్రక్రియ యొక్క ఎంపికను పెంచుతుంది.
"ఈ ప్రతిచర్యకు రాగి ఉత్తమ ఉత్ప్రేరకం అని మాకు తెలిసినప్పటికీ, ఇది కావలసిన ఉత్పత్తికి అధిక సెలెక్టివిటీని అందించదు" అని బర్కిలీ ల్యాబ్‌లోని కెమికల్ సైన్సెస్ విభాగంలో సీనియర్ శాస్త్రవేత్త మరియు బర్కిలీలోని కాలిఫోర్నియా విశ్వవిద్యాలయంలో కెమికల్ ఇంజనీరింగ్ ప్రొఫెసర్ అలెక్సిస్ అన్నారు. స్పెల్ చెప్పారు. "ఈ రకమైన సెలెక్టివిటీని అందించడానికి మీరు వివిధ ఉపాయాలు చేయడానికి ఉత్ప్రేరకం యొక్క స్థానిక వాతావరణాన్ని ఉపయోగించవచ్చని మా బృందం కనుగొంది."
మునుపటి అధ్యయనాలలో, వాణిజ్య విలువలతో కార్బన్ అధికంగా ఉన్న ఉత్పత్తులను రూపొందించడానికి ఉత్తమమైన విద్యుత్ మరియు రసాయన వాతావరణాన్ని అందించడానికి పరిశోధకులు ఖచ్చితమైన పరిస్థితులను ఏర్పాటు చేశారు. కానీ ఈ పరిస్థితులు నీటి ఆధారిత వాహక పదార్థాలను ఉపయోగించి సాధారణ ఇంధన కణాలలో సహజంగా సంభవించే పరిస్థితులకు విరుద్ధం.
ఇంధన కణాల వాతావరణంలో ఉపయోగించగల డిజైన్‌ను నిర్ణయించడానికి, ఇంధన మంత్రిత్వ శాఖ యొక్క ద్రవ సన్‌షైన్ అలయన్స్ యొక్క ఎనర్జీ ఇన్నోవేషన్ సెంటర్ ప్రాజెక్టులో భాగంగా, బెల్ మరియు అతని బృందం అయానోమర్ యొక్క పలుచని పొర వైపుకు తిరిగింది, ఇది కొన్ని చార్జ్డ్ అణువులను (అయాన్లు) గుండా వెళ్ళడానికి అనుమతిస్తుంది. ఇతర అయాన్లను మినహాయించండి. వాటి అత్యంత ఎంపిక చేసిన రసాయన లక్షణాల కారణంగా, అవి సూక్ష్మ పర్యావరణంపై బలమైన ప్రభావాన్ని చూపడానికి ప్రత్యేకంగా అనుకూలంగా ఉంటాయి.
బెల్ గ్రూపులో పోస్ట్‌డాక్టోరల్ పరిశోధకుడు మరియు కాగితం యొక్క మొదటి రచయిత చాన్యీన్ కిమ్, రాగి ఉత్ప్రేరకాల యొక్క ఉపరితలాన్ని రెండు సాధారణ అయానోమర్లతో, నాఫియన్ మరియు సస్టైనీలతో కోట్ చేయాలని ప్రతిపాదించారు. అలా చేయడం వల్ల ఉత్ప్రేరకం దగ్గర పర్యావరణాన్ని మార్చాలని బృందం othes హించింది-పిహెచ్ మరియు నీరు మరియు కార్బన్ డయాక్సైడ్ మొత్తంతో సహా-ఏదో ఒక విధంగా కార్బన్ అధికంగా ఉన్న ఉత్పత్తులను ఉత్పత్తి చేయడానికి ప్రతిచర్యను నిర్దేశించడానికి ఉపయోగపడుతుంది, వీటిని సులభంగా ఉపయోగకరమైన రసాయనాలుగా మార్చవచ్చు. ఉత్పత్తులు మరియు ద్రవ ఇంధనాలు.
పరిశోధకులు ప్రతి అయానోమర్ యొక్క సన్నని పొరను మరియు ఇద్దరు అయానోమర్ల యొక్క డబుల్ పొరను ఒక చలనచిత్రాన్ని రూపొందించడానికి పాలిమర్ పదార్థం చేత మద్దతు ఇవ్వబడిన రాగి చిత్రానికి ఉపయోగించారు, వారు చేతితో ఆకారంలో ఉన్న ఎలక్ట్రోకెమికల్ సెల్ యొక్క ఒక చివర దగ్గర చేర్చగలరు. కార్బన్ డయాక్సైడ్ను బ్యాటరీలోకి ఇంజెక్ట్ చేసేటప్పుడు మరియు వోల్టేజ్‌ను వర్తించేటప్పుడు, అవి బ్యాటరీ ద్వారా ప్రవహించే మొత్తం కరెంట్‌ను కొలుస్తాయి. అప్పుడు వారు ప్రతిచర్య సమయంలో ప్రక్కనే ఉన్న జలాశయంలో సేకరించిన వాయువు మరియు ద్రవాన్ని కొలుస్తారు. రెండు-పొరల కేసు కోసం, కార్బన్ అధికంగా ఉన్న ఉత్పత్తులు ప్రతిచర్య వినియోగించే శక్తిలో 80% వాటాను కలిగి ఉన్నాయని వారు కనుగొన్నారు-అన్‌కోటెడ్ కేసులో 60% కంటే ఎక్కువ.
"ఈ శాండ్‌విచ్ పూత రెండు ప్రపంచాలలోని ఉత్తమమైన వాటిని అందిస్తుంది: అధిక ఉత్పత్తి సెలెక్టివిటీ మరియు అధిక కార్యాచరణ" అని బెల్ చెప్పారు. డబుల్-లేయర్ ఉపరితలం కార్బన్ అధికంగా ఉండే ఉత్పత్తులకు మాత్రమే మంచిది, కానీ అదే సమయంలో బలమైన ప్రవాహాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఇది కార్యాచరణ పెరుగుదలను సూచిస్తుంది.
రాగి పైన నేరుగా పూతలో పేరుకుపోయిన అధిక CO2 ఏకాగ్రత యొక్క ఫలితం మెరుగైన ప్రతిస్పందన అని పరిశోధకులు నిర్ధారించారు. అదనంగా, రెండు అయానోమర్ల మధ్య ప్రాంతంలో పేరుకుపోయే ప్రతికూలంగా చార్జ్ చేయబడిన అణువులు తక్కువ స్థానిక ఆమ్లతను ఉత్పత్తి చేస్తాయి. ఈ కలయిక అయానోమర్ ఫిల్మ్‌లు లేనప్పుడు సంభవించే ఏకాగ్రత ట్రేడ్-ఆఫ్‌లను ఆఫ్‌సెట్ చేస్తుంది.
ప్రతిచర్య యొక్క సామర్థ్యాన్ని మరింత మెరుగుపరిచే డబుల్-లేయర్ అయానోమర్ పూతకు పల్సెడ్ వోల్టేజ్‌ను వర్తింపజేయడం ద్వారా, పరిశోధకులు అన్‌కోటెడ్ రాగి మరియు స్టాటిక్ వోల్టేజ్‌తో పోలిస్తే కార్బన్ అధికంగా ఉన్న ఉత్పత్తులలో 250% పెరుగుదలను సాధించారు.
కొంతమంది పరిశోధకులు కొత్త ఉత్ప్రేరకాల అభివృద్ధిపై తమ పనిని కేంద్రీకరించినప్పటికీ, ఉత్ప్రేరకం యొక్క ఆవిష్కరణ ఆపరేటింగ్ పరిస్థితులను పరిగణనలోకి తీసుకోదు. ఉత్ప్రేరక ఉపరితలంపై పర్యావరణాన్ని నియంత్రించడం కొత్త మరియు భిన్నమైన పద్ధతి.
"మేము పూర్తిగా క్రొత్త ఉత్ప్రేరకంతో ముందుకు రాలేదు, కానీ ప్రతిచర్య గతిశాస్త్రం గురించి మా అవగాహనను ఉపయోగించాము మరియు ఉత్ప్రేరక సైట్ యొక్క వాతావరణాన్ని ఎలా మార్చాలో ఆలోచించడంలో మాకు మార్గనిర్దేశం చేయడానికి ఈ జ్ఞానాన్ని ఉపయోగించాము" అని సీనియర్ ఇంజనీర్ ఆడమ్ వెబెర్ చెప్పారు. బర్కిలీ లాబొరేటరీస్ వద్ద ఎనర్జీ టెక్నాలజీ రంగంలో శాస్త్రవేత్తలు మరియు పేపర్స్ సహ రచయిత.
తదుపరి దశ పూత ఉత్ప్రేరకాల ఉత్పత్తిని విస్తరించడం. బర్కిలీ ల్యాబ్ బృందం యొక్క ప్రాథమిక ప్రయోగాలు చిన్న ఫ్లాట్ మోడల్ వ్యవస్థలను కలిగి ఉన్నాయి, ఇవి వాణిజ్య అనువర్తనాలకు అవసరమైన పెద్ద-ప్రాంత పోరస్ నిర్మాణాల కంటే చాలా సరళమైనవి. "చదునైన ఉపరితలంపై పూత వేయడం కష్టం కాదు. కాని వాణిజ్య పద్ధతులు పూత చిన్న రాగి బంతులను కలిగి ఉండవచ్చు" అని బెల్ చెప్పారు. పూత యొక్క రెండవ పొరను జోడించడం సవాలుగా మారుతుంది. ఒక అవకాశం ఏమిటంటే, రెండు పూతలను ఒక ద్రావకంలో కలపడం మరియు జమ చేయడం, మరియు ద్రావకం ఆవిరైనప్పుడు అవి వేరు అవుతాయని ఆశిస్తున్నాము. వారు లేకపోతే? బెల్ ముగించాడు: "మేము తెలివిగా ఉండాలి." కిమ్ సి, బుయి జెసి, లువో ఎక్స్ మరియు ఇతరులను చూడండి. రాగిపై డబుల్-లేయర్ అయానోమర్ పూతను ఉపయోగించి CO2 నుండి మల్టీ-కార్బన్ ఉత్పత్తులకు CO2 యొక్క ఎలక్ట్రో-రిడక్షన్ కోసం అనుకూలీకరించిన ఉత్ప్రేరక సూక్ష్మ పర్యావరణం. నాట్ ఎనర్జీ. 2021; 6 (11): 1026-1034. doi: 10.1038/s41560-021-00920-8
ఈ వ్యాసం కింది పదార్థం నుండి పునరుత్పత్తి చేయబడింది. గమనిక: పొడవు మరియు కంటెంట్ కోసం పదార్థం సవరించబడి ఉండవచ్చు. మరింత సమాచారం కోసం, దయచేసి ఉదహరించిన మూలాన్ని సంప్రదించండి.