या लेखाचे सायन्स एक्सच्या संपादकीय कार्यपद्धती आणि धोरणांनुसार पुनरावलोकन करण्यात आले आहे. मजकुराची सत्यता सुनिश्चित करताना संपादकांनी खालील गुणांवर भर दिला आहे:
कार्बन डायऑक्साइड (CO2) हा पृथ्वीवरील जीवनासाठी एक अत्यावश्यक संसाधन तर आहेच, शिवाय तो जागतिक तापमानवाढीस कारणीभूत ठरणारा एक हरितगृह वायू देखील आहे. आज, शास्त्रज्ञ अक्षय, कमी-कार्बन इंधने आणि उच्च-मूल्याच्या रासायनिक उत्पादनांच्या निर्मितीसाठी एक आशादायक संसाधन म्हणून कार्बन डायऑक्साइडचा अभ्यास करत आहेत.
कार्बन डायऑक्साइडचे कार्बन मोनोऑक्साइड, मिथेनॉल किंवा फॉर्मिक ॲसिड यांसारख्या उच्च-गुणवत्तेच्या कार्बन मध्यवर्ती पदार्थांमध्ये रूपांतर करण्याचे कार्यक्षम आणि किफायतशीर मार्ग शोधणे हे संशोधकांपुढील आव्हान आहे.
नॅशनल रिन्यूएबल एनर्जी लॅबोरेटरी (NREL) येथील के. के. न्युरलिन यांच्या नेतृत्वाखालील आणि आर्गॉन नॅशनल लॅबोरेटरी व ओक रिज नॅशनल लॅबोरेटरी येथील त्यांच्या सहकाऱ्यांच्या एका संशोधन पथकाने या समस्येवर एक आशादायक उपाय शोधला आहे. या पथकाने उच्च ऊर्जा कार्यक्षमता आणि टिकाऊपणासह, नवीकरणीय विजेचा वापर करून कार्बन डायऑक्साइडपासून फॉर्मिक ॲसिड तयार करण्याची एक रूपांतरण पद्धत विकसित केली आहे.
“कार्बन डायऑक्साइडचे फॉर्मिक ॲसिडमध्ये कार्यक्षम इलेक्ट्रोकेमिकल रूपांतरणासाठी स्केलेबल मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड असेंब्ली आर्किटेक्चर” या शीर्षकाचा हा अभ्यास ‘नेचर कम्युनिकेशन्स’ या जर्नलमध्ये प्रकाशित झाला.
फॉर्मिक अॅसिड हे एक संभाव्य रासायनिक मध्यस्थ असून, त्याचे अनेक उपयोग आहेत, विशेषतः रासायनिक किंवा जैविक उद्योगांमध्ये कच्चा माल म्हणून. स्वच्छ विमान इंधनामध्ये जैव-शुद्धीकरणासाठी फॉर्मिक अॅसिडला फीडस्टॉक म्हणूनही ओळखले गेले आहे.
जेव्हा इलेक्ट्रोलाइटिक सेलला विद्युत विभव लावला जातो, तेव्हा CO2 च्या इलेक्ट्रोलायसिसमुळे CO2 चे फॉर्मिक ऍसिड सारख्या रासायनिक मध्यस्थांमध्ये किंवा इथिलीन सारख्या रेणूंमध्ये रूपांतर होते.
इलेक्ट्रोलायझरमधील मेंब्रेन-इलेक्ट्रोड असेंब्ली (MEA) मध्ये सामान्यतः इलेक्ट्रोकॅटॅलिस्ट आणि आयन-वाहक पॉलिमरपासून बनलेल्या दोन इलेक्ट्रोडच्या मध्ये एक आयन-वाहक मेंब्रेन (कॅटायन किंवा अॅनायन एक्सचेंज मेंब्रेन) ठेवलेला असतो.
इंधन सेल तंत्रज्ञान आणि हायड्रोजन इलेक्ट्रोलायसिसमधील संघाच्या कौशल्याचा वापर करून, त्यांनी CO2 चे फॉर्मिक ऍसिडमध्ये होणाऱ्या इलेक्ट्रोकेमिकल रिडक्शनची तुलना करण्यासाठी इलेक्ट्रोलाइटिक सेल्समधील अनेक MEA कॉन्फिगरेशनचा अभ्यास केला.
विविध डिझाइनच्या अयशस्वीतेच्या विश्लेषणावर आधारित, संघाने विद्यमान सामग्री संचांच्या मर्यादांचा, विशेषतः सध्याच्या ॲनायन एक्सचेंज मेम्ब्रेनमधील आयन रिजेक्शनच्या अभावाचा, फायदा घेण्याचा आणि संपूर्ण प्रणालीची रचना सोपी करण्याचा प्रयत्न केला.
एनआरईएलच्या के.एस. नेअरलिन आणि लेमिंग हू यांनी एका नवीन छिद्रित कॅटायन एक्सचेंज मेम्ब्रेनचा वापर करून एक सुधारित एमईए इलेक्ट्रोलायझरचा शोध लावला. हा छिद्रित मेम्ब्रेन सातत्यपूर्ण, अत्यंत निवडक फॉर्मिक ॲसिडचे उत्पादन करतो आणि बाजारात सहज उपलब्ध होणारे घटक वापरल्यामुळे त्याची रचना सोपी करतो.
“या अभ्यासाचे निष्कर्ष फॉर्मिक ॲसिडसारख्या सेंद्रिय आम्लांच्या इलेक्ट्रोकेमिकल उत्पादनात एक आमूलाग्र बदल घडवून आणतात,” असे सह-लेखक नेयरलिन म्हणाले. “छिद्रित पडद्याची रचना पूर्वीच्या डिझाइनची गुंतागुंत कमी करते आणि तिचा उपयोग इतर इलेक्ट्रोकेमिकल कार्बन डायऑक्साइड रूपांतरण उपकरणांची ऊर्जा कार्यक्षमता आणि टिकाऊपणा सुधारण्यासाठी देखील केला जाऊ शकतो.”
कोणत्याही वैज्ञानिक प्रगतीप्रमाणे, खर्चाचे घटक आणि आर्थिक व्यवहार्यता समजून घेणे महत्त्वाचे आहे. विविध विभागांमध्ये समन्वय साधून, NREL चे संशोधक झे हुआंग आणि ताओ लिंग यांनी एक तंत्र-आर्थिक विश्लेषण सादर केले, ज्यामध्ये अक्षय ऊर्जेच्या विजेची किंमत २.३ सेंट प्रति किलोवॅट-तास किंवा त्यापेक्षा कमी असताना, आजच्या औद्योगिक फॉर्मिक ॲसिड उत्पादन प्रक्रियेशी खर्चाची समानता साधण्याचे मार्ग ओळखले आहेत.
"आधुनिक इंधन पेशी आणि हायड्रोजन इलेक्ट्रोलायसिस संयंत्रांच्या विस्तारक्षमतेचा फायदा घेणारी MEA रचना तयार करताना, संघाने व्यावसायिकरित्या उपलब्ध उत्प्रेरक आणि पॉलिमर पडदा सामग्रीचा वापर करून हे परिणाम साध्य केले," असे नेयरलिन म्हणाले.
या संशोधनाचे परिणाम अक्षय ऊर्जा आणि हायड्रोजनचा वापर करून कार्बन डायऑक्साइडचे इंधन आणि रसायनांमध्ये रूपांतर करण्यास मदत करू शकतात, ज्यामुळे मोठ्या प्रमाणावरील उत्पादन आणि व्यापारीकरणाच्या प्रक्रियेला गती मिळेल.
इलेक्ट्रोकेमिकल रूपांतरण तंत्रज्ञान हे NREL च्या 'इलेक्ट्रॉन्स टू मॉलिक्युल्स' कार्यक्रमाचा एक मुख्य घटक आहे, जो पुढील पिढीतील अक्षय हायड्रोजन, शून्य इंधन, रसायने आणि विद्युत-चालित प्रक्रियांसाठी लागणाऱ्या सामग्रीवर लक्ष केंद्रित करतो.
“आमचा कार्यक्रम, कार्बन डायऑक्साइड आणि पाणी यांसारख्या रेणूंना, ऊर्जेचे स्रोत म्हणून काम करू शकणाऱ्या संयुगांमध्ये रूपांतरित करण्यासाठी नवीकरणीय विजेचा वापर करण्याचे मार्ग शोधत आहे,” असे NREL च्या इंधन उत्पादनासाठीच्या इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण आणि/किंवा पूर्वसूचक धोरणाचे संचालक रँडी कॉर्टराईट म्हणाले.
हे इलेक्ट्रोकेमिकल रूपांतरण संशोधन एक महत्त्वपूर्ण यश आहे, ज्याचा उपयोग विविध इलेक्ट्रोकेमिकल रूपांतरण प्रक्रियांमध्ये केला जाऊ शकतो आणि आम्ही या गटाकडून अधिक आश्वासक निकालांची अपेक्षा करत आहोत.
अधिक माहिती: लेमिंग हू आणि इतर, CO2 चे फॉर्मिक ऍसिडमध्ये कार्यक्षम इलेक्ट्रोकेमिकल रूपांतरणासाठी स्केलेबल मेंब्रेन इलेक्ट्रोड असेंब्ली आर्किटेक्चर, नेचर कम्युनिकेशन्स (२०२३). DOI: 10.1038/s41467-023-43409-6
या पानावर तुम्हाला टंकलेखनातील चूक, अशुद्धता आढळल्यास किंवा मजकूर संपादित करण्याची विनंती करायची असल्यास, कृपया हा फॉर्म वापरा. ​​सर्वसाधारण प्रश्नांसाठी, कृपया आमचा संपर्क फॉर्म वापरा. ​​सर्वसाधारण अभिप्रायासाठी, खालील सार्वजनिक टिप्पणी विभाग वापरा (सूचनांचे पालन करा).
तुमचा अभिप्राय आमच्यासाठी खूप महत्त्वाचा आहे. तथापि, मोठ्या संख्येने संदेश येत असल्यामुळे, आम्ही वैयक्तिक प्रतिसाद देण्याची हमी देऊ शकत नाही.
तुमचा ईमेल पत्ता फक्त प्राप्तकर्त्यांना ईमेल कोणी पाठवला आहे हे कळवण्यासाठी वापरला जातो. तुमचा पत्ता किंवा प्राप्तकर्त्याचा पत्ता इतर कोणत्याही कारणासाठी वापरला जाणार नाही. तुम्ही प्रविष्ट केलेली माहिती तुमच्या ईमेलमध्ये दिसेल आणि टेक एक्सप्लोरद्वारे ती कोणत्याही स्वरूपात संग्रहित केली जाणार नाही.
ही वेबसाइट नेव्हिगेशन सुलभ करण्यासाठी, आमच्या सेवांच्या तुमच्या वापराचे विश्लेषण करण्यासाठी, जाहिरात वैयक्तिकरण डेटा गोळा करण्यासाठी आणि तृतीय पक्षांकडून सामग्री प्रदान करण्यासाठी कुकीजचा वापर करते. आमच्या वेबसाइटचा वापर करून, तुम्ही हे मान्य करता की तुम्ही आमचे गोपनीयता धोरण आणि वापराच्या अटी वाचल्या आहेत आणि त्या तुम्हाला समजल्या आहेत.