Формаи зерро пур кунед ва мо ба шумо нусхаи PDF-и "Беҳбудиҳои нави технология барои табдил додани гази карбон ба сӯзишвории моеъ"-ро тавассути почтаи электронӣ мефиристем.
Гази карбон (CO2) маҳсули сӯзондани сӯзишвории истихроҷшаванда ва маъмултарин гази гулхонаӣ мебошад, ки онро метавон ба таври устувор ба сӯзишвории муфид табдил дод. Яке аз роҳҳои умедбахши табдил додани партовҳои CO2 ба ашёи хоми сӯзишворӣ равандест, ки коҳиши электрохимиявӣ номида мешавад. Аммо барои он ки аз ҷиҳати тиҷоратӣ қобили истифода бошад, ин раванд бояд барои интихоб ё истеҳсоли маҳсулоти бештари дорои карбони дилхоҳ такмил дода шавад. Ҳоло, чунон ки дар маҷаллаи Nature Energy гузориш шудааст, Лабораторияи миллии Лоуренс Беркли (Berkeley Lab) усули наверо барои беҳтар кардани сатҳи катализатори мис, ки барои реаксияи ёрирасон истифода мешавад, таҳия кардааст ва бо ин васила интихобии равандро афзоиш медиҳад.
Алексис, олими калони кафедраи илмҳои кимиё дар озмоишгоҳи Беркли ва профессори муҳандисии кимиё дар Донишгоҳи Калифорния, Беркли, гуфт: «Ҳарчанд мо медонем, ки мис беҳтарин катализатор барои ин реаксия аст, он барои маҳсулоти дилхоҳ интихобкунии баландро таъмин намекунад». Спелл гуфт: «Дастаи мо муайян кард, ки шумо метавонед аз муҳити маҳаллии катализатор барои иҷрои ҳилаҳои гуногун барои таъмини ин намуди интихоб истифода баред».
Дар таҳқиқоти қаблӣ, муҳаққиқон шароити дақиқеро барои фароҳам овардани беҳтарин муҳити электрикӣ ва кимиёвӣ барои эҷоди маҳсулоти бой аз карбон бо арзиши тиҷоратӣ муқаррар кардаанд. Аммо ин шароит бар хилофи шароитест, ки табиатан дар ҳуҷайраҳои сӯзишвории маъмулӣ, ки аз маводҳои ноқили обӣ истифода мебаранд, ба амал меоянд.
Барои муайян кардани тарҳе, ки дар муҳити оби ҳуҷайраҳои сӯзишворӣ истифода бурдан мумкин аст, дар доираи лоиҳаи Маркази инноватсионии энергетикии Иттиҳодияи офтобии моеъи Вазорати энергетика, Белл ва дастаи ӯ ба қабати тунуки иономер муроҷиат карданд, ки имкон медиҳад, ки баъзе молекулаҳои (ионҳои) заряднок аз он гузаранд. Ионҳои дигарро истисно кунед. Аз сабаби хосиятҳои химиявии хеле интихобӣ, онҳо барои таъсири қавӣ ба муҳити микромуҳит махсусан мувофиқанд.
Чанён Ким, як пажӯҳишгари баъдидокторӣ дар гурӯҳи Белл ва аввалин муаллифи мақола, пешниҳод кард, ки сатҳи катализаторҳои мисро бо ду иономери маъмулӣ, Nafion ва Sustainion, пӯшонанд. Гурӯҳ фарзия кард, ки ин кор бояд муҳити наздики катализаторро, аз ҷумла рН ва миқдори об ва гази карбонро, бо ягон роҳ тағйир диҳад, то реаксияро барои истеҳсоли маҳсулоти бой аз карбон, ки ба осонӣ ба моддаҳои кимиёвии муфид табдил дода мешаванд, равона кунад. Маҳсулот ва сӯзишвории моеъ.
Муҳаққиқон як қабати тунуки ҳар як иономер ва як қабати дугонаи ду иономерро ба плёнкаи мисӣ, ки бо маводи полимерӣ дастгирӣ карда мешуд, молиданд, то плёнкаеро ташкил диҳанд, ки онҳо метавонистанд онро дар наздикии як нӯги ҳуҷайраи электрохимиявии дастӣ ҷойгир кунанд. Ҳангоми ворид кардани гази карбон ба батарея ва додани шиддат, онҳо ҷараёни умумии аз батарея ҷорӣшударо чен карданд. Сипас, онҳо газ ва моеъеро, ки дар зарфи ҳамшафат ҷамъоварӣ шуда буданд, ҳангоми реаксия чен карданд. Барои ҳолати дуқабата, онҳо муайян карданд, ки маҳсулоти бой аз карбон 80% энергияи истеъмолшавандаро дар реаксия ташкил медиҳанд - дар ҳолати бепӯшиш аз 60% зиёдтар.
Белл гуфт: «Ин рӯйпӯши сэндвич беҳтарин хусусиятҳои ҳарду ҷаҳонро фароҳам меорад: интихоби баланди маҳсулот ва фаъолияти баланд». Сатҳи дуқабата на танҳо барои маҳсулоти бой аз карбон хуб аст, балки дар айни замон ҷараёни қавӣ эҷод мекунад, ки аз афзоиши фаъолият шаҳодат медиҳад.
Муҳаққиқон ба хулосае омаданд, ки вокуниши беҳтаршуда натиҷаи ҷамъшавии консентратсияи баланди CO2 дар рӯйпӯш мустақиман дар болои мис буд. Илова бар ин, молекулаҳои заряди манфӣ, ки дар минтақа байни ду иономер ҷамъ мешаванд, кислотанокии маҳаллии пасттарро ба вуҷуд меоранд. Ин омезиш мувозинати консентратсияро, ки одатан дар набудани плёнкаҳои иономер ба вуҷуд меоянд, ҷуброн мекунад.
Барои боз ҳам беҳтар кардани самаранокии реаксия, муҳаққиқон ба технологияи қаблан исботшуда, ки ҳамчун усули дигари афзоиши CO2 ва рН ба плёнкаи иономер ниёз надорад, муроҷиат карданд: шиддати импулсӣ. Бо истифода аз шиддати импулсӣ ба рӯйпӯши иономери дуқабата, муҳаққиқон афзоиши 250% маҳсулоти бой аз карбонро дар муқоиса бо миси бепӯш ва шиддати статикӣ ба даст оварданд.
Гарчанде ки баъзе муҳаққиқон кори худро ба таҳияи катализаторҳои нав равона мекунанд, кашфи катализатор шароити кориро ба назар намегирад. Назорати муҳити зист дар сатҳи катализатор як усули нав ва фарқкунанда аст.
Адам Вебер, муҳандиси калон, олимони соҳаи технологияи энергетикӣ дар озмоишгоҳҳои Беркли ва ҳаммуаллифи мақолаҳо, гуфт: «Мо катализатори комилан навро ихтироъ накардем, балки аз фаҳмиши худ дар бораи кинетикаи реаксия истифода бурдем ва ин донишро барои роҳнамоӣ кардани мо дар тафаккур дар бораи чӣ гуна тағир додани муҳити макони катализатор истифода бурдем».
Қадами навбатӣ васеъ кардани истеҳсоли катализаторҳои пӯшонидашуда мебошад. Таҷрибаҳои пешакии дастаи лабораторияи Беркли системаҳои хурди модели ҳамворро дар бар мегирифтанд, ки нисбат ба сохторҳои сӯрохии масоҳати калон, ки барои истифодаҳои тиҷоратӣ заруранд, хеле соддатар буданд. Белл гуфт: "Пӯшонидани рӯйпӯш дар сатҳи ҳамвор душвор нест. Аммо усулҳои тиҷоратӣ метавонанд рӯйпӯш кардани тӯбҳои хурди мисро дар бар гиранд. Илова кардани қабати дуюми рӯйпӯш душвор мегардад. Як имкон ин аст, ки ду рӯйпӯшро якҷоя омехта ва дар ҳалкунанда ҷойгир кунед ва умедвор бошед, ки онҳо ҳангоми бухор шудани ҳалкунанда ҷудо мешаванд. Агар онҳо ин корро накунанд, чӣ мешавад? Белл хулоса кард: "Мо танҳо бояд оқилтар бошем." Ба Ким С, Буй ҶС, Луо Х ва дигарон муроҷиат кунед. Микромуҳити фармоишии катализатор барои коҳиши электро-карбонии CO2 ба маҳсулоти бисёркарбон бо истифода аз рӯйпӯши дуқабата иономер дар мис. Nat Energy. 2021;6(11):1026-1034. doi:10.1038/s41560-021-00920-8
Ин мақола аз маводи зерин гирифта шудааст. Эзоҳ: Шояд мавод аз ҷиҳати ҳаҷм ва мундариҷа таҳрир шуда бошад. Барои маълумоти бештар, лутфан бо манбаи истинодшуда тамос гиред.
Вақти нашр: 22 ноябри соли 2021
