नई तकनीक कार्बन डाइऑक्साइड को तरल ईंधन में परिवर्तित करने की प्रक्रिया को बेहतर बनाती है।

नीचे दिए गए फॉर्म को भरें और हम आपको "कार्बन डाइऑक्साइड को तरल ईंधन में परिवर्तित करने के लिए नई तकनीकी सुधार" का पीडीएफ संस्करण ईमेल कर देंगे।
कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) जीवाश्म ईंधन जलाने का उत्पाद है और सबसे आम ग्रीनहाउस गैस है, जिसे टिकाऊ तरीके से उपयोगी ईंधन में परिवर्तित किया जा सकता है। CO2 उत्सर्जन को ईंधन के रूप में परिवर्तित करने का एक आशाजनक तरीका इलेक्ट्रोकेमिकल रिडक्शन नामक प्रक्रिया है। लेकिन व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य होने के लिए, इस प्रक्रिया को और बेहतर बनाने की आवश्यकता है ताकि वांछित कार्बन-समृद्ध उत्पादों का चयन या उत्पादन किया जा सके। अब, नेचर एनर्जी पत्रिका में प्रकाशित रिपोर्ट के अनुसार, लॉरेंस बर्कले नेशनल लेबोरेटरी (बर्कले लैब) ने सहायक अभिक्रिया के लिए उपयोग किए जाने वाले तांबे के उत्प्रेरक की सतह को बेहतर बनाने की एक नई विधि विकसित की है, जिससे प्रक्रिया की चयनात्मकता बढ़ जाती है।
बर्कले लैब के रसायन विज्ञान विभाग में वरिष्ठ वैज्ञानिक और कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले में रासायनिक अभियांत्रिकी के प्रोफेसर एलेक्सिस स्पेल ने कहा, "हालांकि हम जानते हैं कि तांबा इस प्रतिक्रिया के लिए सबसे अच्छा उत्प्रेरक है, लेकिन यह वांछित उत्पाद के लिए उच्च चयनात्मकता प्रदान नहीं करता है। हमारी टीम ने पाया कि इस प्रकार की चयनात्मकता प्राप्त करने के लिए उत्प्रेरक के स्थानीय वातावरण का उपयोग करके विभिन्न तरीके अपनाए जा सकते हैं।"
पिछले अध्ययनों में, शोधकर्ताओं ने व्यावसायिक मूल्य वाले कार्बन-समृद्ध उत्पादों के निर्माण के लिए सर्वोत्तम विद्युत और रासायनिक वातावरण प्रदान करने हेतु सटीक परिस्थितियाँ स्थापित की हैं। लेकिन ये परिस्थितियाँ जल-आधारित चालक पदार्थों का उपयोग करने वाले विशिष्ट ईंधन सेल में स्वाभाविक रूप से पाई जाने वाली परिस्थितियों के विपरीत हैं।
ईंधन सेल के जल वातावरण में उपयोग किए जा सकने वाले डिज़ाइन को निर्धारित करने के लिए, ऊर्जा मंत्रालय के लिक्विड सनशाइन एलायंस के ऊर्जा नवाचार केंद्र परियोजना के तहत, बेल और उनकी टीम ने आयनोमर की एक पतली परत का सहारा लिया, जो कुछ आवेशित अणुओं (आयनों) को गुजरने देती है और अन्य आयनों को रोकती है। अपने अत्यधिक चयनात्मक रासायनिक गुणों के कारण, ये सूक्ष्म वातावरण पर गहरा प्रभाव डालने के लिए विशेष रूप से उपयुक्त हैं।
बेल समूह की पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता और इस शोधपत्र की प्रथम लेखिका चान्योन किम ने तांबे के उत्प्रेरकों की सतह को दो सामान्य आयनोमर, नैफियन और सस्टेनियन से लेपित करने का प्रस्ताव दिया। टीम ने परिकल्पना की कि ऐसा करने से उत्प्रेरक के आसपास का वातावरण—जिसमें पीएच और पानी तथा कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा शामिल है—कुछ इस प्रकार परिवर्तित होगा कि अभिक्रिया कार्बन-समृद्ध उत्पादों के उत्पादन की ओर निर्देशित होगी, जिन्हें आसानी से उपयोगी रसायनों और तरल ईंधनों में परिवर्तित किया जा सकता है।
शोधकर्ताओं ने एक पॉलिमर सामग्री द्वारा समर्थित तांबे की फिल्म पर प्रत्येक आयनोमर की एक पतली परत और दो आयनोमरों की दोहरी परत लगाकर एक फिल्म बनाई, जिसे वे हाथ के आकार के एक इलेक्ट्रोकेमिकल सेल के एक सिरे के पास रख सकते थे। बैटरी में कार्बन डाइऑक्साइड इंजेक्ट करके और वोल्टेज लगाकर, उन्होंने बैटरी से प्रवाहित होने वाली कुल धारा को मापा। फिर उन्होंने प्रतिक्रिया के दौरान पास के जलाशय में एकत्रित गैस और तरल की मात्रा मापी। दो-परत वाले मामले में, उन्होंने पाया कि कार्बन-समृद्ध उत्पाद प्रतिक्रिया द्वारा खपत की गई ऊर्जा का 80% हिस्सा थे - जो बिना परत वाले मामले में 60% से अधिक था।
बेल ने कहा, "यह सैंडविच कोटिंग दोनों खूबियों का सर्वोत्तम संयोजन प्रदान करती है: उच्च उत्पाद चयनात्मकता और उच्च सक्रियता।" दोहरी परत वाली सतह न केवल कार्बन युक्त उत्पादों के लिए उपयुक्त है, बल्कि साथ ही साथ एक मजबूत धारा भी उत्पन्न करती है, जो सक्रियता में वृद्धि का संकेत देती है।
शोधकर्ताओं ने निष्कर्ष निकाला कि बेहतर प्रतिक्रिया तांबे के ठीक ऊपर कोटिंग में संचित उच्च CO2 सांद्रता का परिणाम थी। इसके अतिरिक्त, दो आयनोमरों के बीच के क्षेत्र में संचित ऋणात्मक आवेशित अणु कम स्थानीय अम्लता उत्पन्न करेंगे। यह संयोजन उन सांद्रता संबंधी कमियों को दूर करता है जो आयनोमर फिल्मों की अनुपस्थिति में उत्पन्न होती हैं।
अभिक्रिया की दक्षता को और बेहतर बनाने के लिए, शोधकर्ताओं ने एक पूर्व-सिद्ध तकनीक का सहारा लिया जिसमें आयनोमर फिल्म की आवश्यकता नहीं होती है और CO2 और pH को बढ़ाने के लिए इसे एक अन्य विधि के रूप में इस्तेमाल किया जाता है: स्पंदित वोल्टेज। दोहरी परत वाली आयनोमर कोटिंग पर स्पंदित वोल्टेज लगाकर, शोधकर्ताओं ने बिना कोटिंग वाले तांबे और स्थिर वोल्टेज की तुलना में कार्बन-समृद्ध उत्पादों में 250% की वृद्धि हासिल की।
यद्यपि कुछ शोधकर्ता नए उत्प्रेरकों के विकास पर अपना ध्यान केंद्रित करते हैं, लेकिन उत्प्रेरक की खोज में परिचालन स्थितियों को ध्यान में नहीं रखा जाता है। उत्प्रेरक की सतह पर वातावरण को नियंत्रित करना एक नई और भिन्न विधि है।
“हमने कोई बिल्कुल नया उत्प्रेरक नहीं बनाया, बल्कि हमने अभिक्रिया गतिकी की अपनी समझ का उपयोग किया और इस ज्ञान का इस्तेमाल उत्प्रेरक स्थल के वातावरण को बदलने के तरीके के बारे में सोचने में मार्गदर्शन के लिए किया,” बर्कले प्रयोगशालाओं में ऊर्जा प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में कार्यरत वरिष्ठ इंजीनियर और शोध पत्रों के सह-लेखक एडम वेबर ने कहा।
अगला कदम लेपित उत्प्रेरकों के उत्पादन का विस्तार करना है। बर्कले लैब टीम के प्रारंभिक प्रयोगों में छोटे, सपाट मॉडल सिस्टम शामिल थे, जो व्यावसायिक अनुप्रयोगों के लिए आवश्यक बड़े क्षेत्र वाले छिद्रपूर्ण संरचनाओं की तुलना में कहीं अधिक सरल थे। बेल ने कहा, "सपाट सतह पर कोटिंग लगाना मुश्किल नहीं है। लेकिन व्यावसायिक तरीकों में तांबे की छोटी गेंदों पर कोटिंग करना शामिल हो सकता है।" कोटिंग की दूसरी परत चढ़ाना चुनौतीपूर्ण हो जाता है। एक संभावना यह है कि दोनों कोटिंग्स को एक विलायक में मिलाकर जमा किया जाए और उम्मीद की जाए कि विलायक के वाष्पीकरण पर वे अलग हो जाएँगी। अगर वे अलग नहीं हुईं तो क्या होगा? बेल ने निष्कर्ष निकाला: "हमें बस और अधिक स्मार्ट होने की आवश्यकता है।" किम सी, बुई जेसी, लूओ एक्स और अन्य का संदर्भ लें। तांबे पर दोहरी परत आयनोमर कोटिंग का उपयोग करके CO2 के विद्युत-अपचयन से बहु-कार्बन उत्पादों के लिए अनुकूलित उत्प्रेरक सूक्ष्म वातावरण। नेट एनर्जी। 2021;6(11):1026-1034। doi:10.1038/s41560-021-00920-8
यह लेख निम्नलिखित सामग्री से लिया गया है। ध्यान दें: लंबाई और विषयवस्तु के अनुसार सामग्री को संपादित किया गया हो सकता है। अधिक जानकारी के लिए, कृपया उद्धृत स्रोत से संपर्क करें।