यो लेख साइन्स एक्सको सम्पादकीय प्रक्रिया र नीतिहरू अनुसार समीक्षा गरिएको छ। सम्पादकहरूले सामग्रीको अखण्डता सुनिश्चित गर्दा निम्न गुणहरूमा जोड दिएका छन्:
कार्बन डाइअक्साइड (CO2) पृथ्वीमा जीवनको लागि एक आवश्यक स्रोत र विश्वव्यापी तापक्रम वृद्धिमा योगदान पुर्‍याउने हरितगृह ग्यास दुवै हो। आज, वैज्ञानिकहरूले नवीकरणीय, कम-कार्बन इन्धन र उच्च-मूल्य रासायनिक उत्पादनहरूको उत्पादनको लागि एक आशाजनक स्रोतको रूपमा कार्बन डाइअक्साइडको अध्ययन गरिरहेका छन्।
अनुसन्धानकर्ताहरूका लागि चुनौती भनेको कार्बन डाइअक्साइडलाई कार्बन मोनोअक्साइड, मेथानोल वा फर्मिक एसिड जस्ता उच्च-गुणस्तरको कार्बन मध्यवर्ती पदार्थमा रूपान्तरण गर्ने कुशल र लागत-प्रभावी तरिकाहरू पहिचान गर्नु हो।
राष्ट्रिय नवीकरणीय ऊर्जा प्रयोगशाला (NREL) का केके न्यूरलिन र आर्गोन राष्ट्रिय प्रयोगशाला र ओक रिज राष्ट्रिय प्रयोगशालाका सहयोगीहरूको नेतृत्वमा रहेको अनुसन्धान टोलीले यस समस्याको आशाजनक समाधान फेला पारेको छ। टोलीले उच्च ऊर्जा दक्षता र टिकाउपनको साथ नवीकरणीय बिजुली प्रयोग गरेर कार्बन डाइअक्साइडबाट फर्मिक एसिड उत्पादन गर्न रूपान्तरण विधि विकास गरेको छ।
"कार्बन डाइअक्साइडलाई फर्मिक एसिडमा कुशल इलेक्ट्रोकेमिकल रूपान्तरणको लागि स्केलेबल मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड एसेम्बली आर्किटेक्चर" शीर्षकको अध्ययन नेचर कम्युनिकेसन्स जर्नलमा प्रकाशित भएको थियो।
फर्मिक एसिड एक सम्भावित रासायनिक मध्यवर्ती हो जसको विस्तृत दायरा प्रयोग हुन्छ, विशेष गरी रासायनिक वा जैविक उद्योगहरूमा कच्चा पदार्थको रूपमा। फर्मिक एसिडलाई सफा उड्डयन इन्धनमा जैविक परिष्करणको लागि फिडस्टकको रूपमा पनि पहिचान गरिएको छ।
CO2 को इलेक्ट्रोलिसिसले इलेक्ट्रोलाइटिक कोषमा विद्युतीय क्षमता लागू गर्दा CO2 लाई फॉर्मिक एसिड जस्ता रासायनिक मध्यवर्ती पदार्थ वा इथिलीन जस्ता अणुहरूमा घटाउँछ।
इलेक्ट्रोलाइजरमा रहेको झिल्ली-इलेक्ट्रोड एसेम्बली (MEA) मा सामान्यतया इलेक्ट्रोकैटलिस्ट र आयन-सञ्चालन गर्ने पोलिमर मिलेर बनेको दुई इलेक्ट्रोडहरू बीच स्यान्डविच गरिएको आयन-सञ्चालन झिल्ली (क्याशन वा आयन एक्सचेन्ज झिल्ली) हुन्छ।
इन्धन सेल प्रविधि र हाइड्रोजन इलेक्ट्रोलिसिसमा टोलीको विशेषज्ञता प्रयोग गरेर, उनीहरूले CO2 को इलेक्ट्रोकेमिकल रिडक्सनलाई फॉर्मिक एसिडसँग तुलना गर्न इलेक्ट्रोलाइटिक सेलहरूमा धेरै MEA कन्फिगरेसनहरूको अध्ययन गरे।
विभिन्न डिजाइनहरूको असफलता विश्लेषणको आधारमा, टोलीले अवस्थित सामग्री सेटहरूको सीमितताहरू, विशेष गरी वर्तमान आयन विनिमय झिल्लीहरूमा आयन अस्वीकृतिको अभावको शोषण गर्न र समग्र प्रणाली डिजाइनलाई सरल बनाउन खोज्यो।
NREL का KS Neierlin र Leiming Hu द्वारा आविष्कार नयाँ छिद्रित क्याशन एक्सचेन्ज झिल्ली प्रयोग गरेर सुधारिएको MEA इलेक्ट्रोलाइजर थियो। यो छिद्रित झिल्लीले निरन्तर, अत्यधिक चयनात्मक फर्मिक एसिड उत्पादन प्रदान गर्दछ र अफ-द-शेल्फ कम्पोनेन्टहरू प्रयोग गरेर डिजाइनलाई सरल बनाउँछ।
"यस अध्ययनको नतिजाले फर्मिक एसिड जस्ता जैविक एसिडको इलेक्ट्रोकेमिकल उत्पादनमा एक प्रतिमान परिवर्तनलाई प्रतिनिधित्व गर्दछ," सह-लेखक नेयरलिनले भने। "छिद्रित झिल्ली संरचनाले अघिल्लो डिजाइनहरूको जटिलता कम गर्छ र अन्य इलेक्ट्रोकेमिकल कार्बन डाइअक्साइड रूपान्तरण उपकरणहरूको ऊर्जा दक्षता र स्थायित्व सुधार गर्न पनि प्रयोग गर्न सकिन्छ।"
कुनै पनि वैज्ञानिक सफलता जस्तै, लागत कारकहरू र आर्थिक सम्भाव्यता बुझ्नु महत्त्वपूर्ण छ। विभिन्न विभागहरूमा काम गर्दै, NREL अनुसन्धानकर्ताहरू झे हुआङ र ताओ लिंगले नवीकरणीय बिजुलीको लागत प्रति किलोवाट-घण्टा २.३ सेन्ट वा सोभन्दा कम हुँदा आजको औद्योगिक फर्मिक एसिड उत्पादन प्रक्रियाहरूसँग लागत समानता प्राप्त गर्ने तरिकाहरू पहिचान गर्ने प्राविधिक-आर्थिक विश्लेषण प्रस्तुत गरे।
"टोलीले व्यावसायिक रूपमा उपलब्ध उत्प्रेरक र पोलिमर झिल्ली सामग्रीहरू प्रयोग गरेर यी नतिजाहरू प्राप्त गर्‍यो, जबकि आधुनिक इन्धन कोषहरू र हाइड्रोजन इलेक्ट्रोलिसिस प्लान्टहरूको स्केलेबिलिटीको फाइदा उठाउने MEA डिजाइन सिर्जना गर्‍यो," नेयरलिनले भने।
"यस अनुसन्धानको नतिजाले नवीकरणीय बिजुली र हाइड्रोजन प्रयोग गरेर कार्बन डाइअक्साइडलाई इन्धन र रसायनमा रूपान्तरण गर्न मद्दत गर्न सक्छ, जसले गर्दा स्केल-अप र व्यावसायीकरणमा संक्रमणलाई तीव्रता दिन सक्छ।"
इलेक्ट्रोकेमिकल रूपान्तरण प्रविधिहरू NREL को इलेक्ट्रोन टु मोलिक्युल कार्यक्रमको मुख्य तत्व हुन्, जुन अर्को पुस्ताको नवीकरणीय हाइड्रोजन, शून्य इन्धन, रसायन र विद्युतीय रूपमा संचालित प्रक्रियाहरूको लागि सामग्रीहरूमा केन्द्रित छ।
"हाम्रो कार्यक्रमले कार्बन डाइअक्साइड र पानी जस्ता अणुहरूलाई ऊर्जा स्रोतको रूपमा काम गर्न सक्ने यौगिकहरूमा रूपान्तरण गर्न नवीकरणीय बिजुली प्रयोग गर्ने तरिकाहरू खोजिरहेको छ," NREL को इलेक्ट्रोन स्थानान्तरण र/वा इन्धन उत्पादन वा रसायनहरूको लागि पूर्ववर्ती रणनीतिका निर्देशक र्‍यान्डी कोर्टराइटले भने।
"यो इलेक्ट्रोकेमिकल रूपान्तरण अनुसन्धानले एक सफलता प्रदान गर्दछ जुन इलेक्ट्रोकेमिकल रूपान्तरण प्रक्रियाहरूको दायरामा प्रयोग गर्न सकिन्छ, र हामी यस समूहबाट थप आशाजनक परिणामहरूको लागि तत्पर छौं।"
थप जानकारी: लेमिङ हु एट अल।, CO2 लाई फर्मिक एसिडमा कुशल इलेक्ट्रोकेमिकल रूपान्तरणको लागि स्केलेबल मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड एसेम्बली आर्किटेक्चर, नेचर कम्युनिकेसन्स (२०२३)। DOI: १०.१०३८/s४१४६७-०२३-४३४०९-६
यदि तपाईंले टाइपो, अशुद्धता, वा यस पृष्ठमा सामग्री सम्पादन गर्न अनुरोध पेश गर्न चाहनुहुन्छ भने, कृपया यो फारम प्रयोग गर्नुहोस्। सामान्य प्रश्नहरूको लागि, कृपया हाम्रो सम्पर्क फारम प्रयोग गर्नुहोस्। सामान्य प्रतिक्रियाको लागि, तलको सार्वजनिक टिप्पणी खण्ड प्रयोग गर्नुहोस् (निर्देशनहरू पालना गर्नुहोस्)।
तपाईंको प्रतिक्रिया हाम्रो लागि धेरै महत्त्वपूर्ण छ। यद्यपि, सन्देशहरूको उच्च मात्राको कारणले गर्दा, हामी व्यक्तिगत प्रतिक्रियाको ग्यारेन्टी दिन सक्दैनौं।
तपाईंको इमेल ठेगाना केवल इमेल पठाउने प्राप्तकर्ताहरूलाई बताउन प्रयोग गरिन्छ। तपाईंको ठेगाना न त प्राप्तकर्ताको ठेगाना अन्य कुनै उद्देश्यको लागि प्रयोग गरिनेछ। तपाईंले प्रविष्ट गर्नुभएको जानकारी तपाईंको इमेलमा देखा पर्नेछ र टेक एक्सप्लोरले कुनै पनि रूपमा भण्डारण गर्नेछैन।
यो वेबसाइटले नेभिगेसनलाई सहज बनाउन, हाम्रा सेवाहरूको तपाईंको प्रयोगको विश्लेषण गर्न, विज्ञापन निजीकरण डेटा सङ्कलन गर्न र तेस्रो पक्षहरूबाट सामग्री प्रदान गर्न कुकीहरू प्रयोग गर्दछ। हाम्रो वेबसाइट प्रयोग गरेर, तपाईंले हाम्रो गोपनीयता नीति र प्रयोगका सर्तहरू पढ्नुभएको र बुझ्नुभएको स्वीकार गर्नुहुन्छ।