নতুন প্রযুক্তি কার্বন ডাই অক্সাইডকে তরল জ্বালানিতে রূপান্তর উন্নত করে

নীচের ফর্মটি পূরণ করুন এবং আমরা আপনাকে "কার্বন ডাই অক্সাইডকে তরল জ্বালানিতে রূপান্তর করার জন্য নতুন প্রযুক্তির উন্নতি" এর পিডিএফ সংস্করণ ইমেল করব।
কার্বন ডাই অক্সাইড (CO2) হল জীবাশ্ম জ্বালানি এবং সবচেয়ে সাধারণ গ্রিনহাউস গ্যাস পোড়ানোর ফলে উৎপন্ন হয়, যা টেকসই উপায়ে আবার কার্যকর জ্বালানিতে রূপান্তরিত করা যেতে পারে। CO2 নির্গমনকে জ্বালানি ফিডস্টকে রূপান্তর করার একটি আশাব্যঞ্জক উপায় হল ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল রিডাকশন নামক একটি প্রক্রিয়া। কিন্তু বাণিজ্যিকভাবে কার্যকর হতে হলে, আরও কাঙ্ক্ষিত কার্বন-সমৃদ্ধ পণ্য নির্বাচন বা উৎপাদনের জন্য প্রক্রিয়াটি উন্নত করতে হবে। এখন, নেচার এনার্জি জার্নালে প্রকাশিত প্রতিবেদন অনুসারে, লরেন্স বার্কলে ন্যাশনাল ল্যাবরেটরি (বার্কলে ল্যাব) সহায়ক বিক্রিয়ার জন্য ব্যবহৃত তামার অনুঘটকের পৃষ্ঠ উন্নত করার জন্য একটি নতুন পদ্ধতি তৈরি করেছে, যার ফলে প্রক্রিয়াটির নির্বাচনীতা বৃদ্ধি পায়।
"যদিও আমরা জানি যে তামা এই বিক্রিয়ার জন্য সর্বোত্তম অনুঘটক, এটি পছন্দসই পণ্যের জন্য উচ্চ নির্বাচনীতা প্রদান করে না," বার্কলে ল্যাবের রাসায়নিক বিজ্ঞান বিভাগের একজন সিনিয়র বিজ্ঞানী এবং ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের রাসায়নিক প্রকৌশলের অধ্যাপক অ্যালেক্সিস বলেন। স্পেল বলেন। "আমাদের দল আবিষ্কার করেছে যে আপনি এই ধরণের নির্বাচনীতা প্রদানের জন্য বিভিন্ন কৌশল করতে অনুঘটকের স্থানীয় পরিবেশ ব্যবহার করতে পারেন।"
পূর্ববর্তী গবেষণায়, গবেষকরা বাণিজ্যিক মূল্যের কার্বন-সমৃদ্ধ পণ্য তৈরির জন্য সর্বোত্তম বৈদ্যুতিক এবং রাসায়নিক পরিবেশ প্রদানের জন্য সুনির্দিষ্ট শর্ত স্থাপন করেছেন। কিন্তু এই শর্তগুলি জল-ভিত্তিক পরিবাহী উপকরণ ব্যবহার করে সাধারণ জ্বালানী কোষগুলিতে প্রাকৃতিকভাবে ঘটে এমন অবস্থার বিপরীত।
জ্বালানি মন্ত্রণালয়ের লিকুইড সানশাইন অ্যালায়েন্সের এনার্জি ইনোভেশন সেন্টার প্রকল্পের অংশ হিসেবে, জ্বালানি কোষের জল পরিবেশে কোন নকশা ব্যবহার করা যেতে পারে তা নির্ধারণ করার জন্য, বেল এবং তার দল আয়নোমারের একটি পাতলা স্তরের দিকে ঝুঁকেছেন, যা নির্দিষ্ট চার্জযুক্ত অণু (আয়ন) এর মধ্য দিয়ে যেতে দেয়। অন্যান্য আয়ন বাদ দিন। তাদের অত্যন্ত নির্বাচনী রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যের কারণে, তারা মাইক্রোএনভায়রনমেন্টের উপর শক্তিশালী প্রভাব ফেলার জন্য বিশেষভাবে উপযুক্ত।
বেল গ্রুপের একজন পোস্টডক্টরাল গবেষক এবং গবেষণাপত্রের প্রথম লেখক চ্যানিয়েওন কিম, তামার অনুঘটকের পৃষ্ঠকে দুটি সাধারণ আয়নোমার, ন্যাফিয়ন এবং সাসটেইনিয়ন দিয়ে আবরণ করার প্রস্তাব করেছিলেন। দলটি অনুমান করেছিল যে এটি করার ফলে অনুঘটকের কাছাকাছি পরিবেশের পরিবর্তন হওয়া উচিত - যার মধ্যে pH এবং জল এবং কার্বন ডাই অক্সাইডের পরিমাণ অন্তর্ভুক্ত - কোনওভাবে কার্বন-সমৃদ্ধ পণ্য তৈরির জন্য বিক্রিয়াকে নির্দেশিত করা উচিত যা সহজেই কার্যকর রাসায়নিকে রূপান্তরিত হতে পারে। পণ্য এবং তরল জ্বালানি।
গবেষকরা প্রতিটি আয়নোমারের একটি পাতলা স্তর এবং দুটি আয়নোমারের একটি দ্বিগুণ স্তর একটি পলিমার উপাদান দ্বারা সমর্থিত একটি তামার ফিল্মে প্রয়োগ করে একটি ফিল্ম তৈরি করেন, যা তারা একটি হাত-আকৃতির ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল কোষের এক প্রান্তের কাছে ঢোকাতে পারে। ব্যাটারিতে কার্বন ডাই অক্সাইড ইনজেক্ট করার সময় এবং ভোল্টেজ প্রয়োগ করার সময়, তারা ব্যাটারির মধ্য দিয়ে প্রবাহিত মোট বিদ্যুৎ পরিমাপ করেন। তারপর তারা বিক্রিয়ার সময় সংলগ্ন জলাধারে সংগৃহীত গ্যাস এবং তরল পরিমাপ করেন। দুই-স্তরের ক্ষেত্রে, তারা দেখতে পান যে বিক্রিয়ার দ্বারা ব্যবহৃত শক্তির ৮০% কার্বন-সমৃদ্ধ পণ্যের জন্য দায়ী - আবরণবিহীন ক্ষেত্রে ৬০% এরও বেশি।
"এই স্যান্ডউইচ আবরণ উভয় জগতের সেরাটি প্রদান করে: উচ্চ পণ্য নির্বাচন এবং উচ্চ কার্যকলাপ," বেল বলেন। দ্বি-স্তরযুক্ত পৃষ্ঠটি কেবল কার্বন-সমৃদ্ধ পণ্যের জন্যই ভালো নয়, একই সাথে একটি শক্তিশালী স্রোতও উৎপন্ন করে, যা কার্যকলাপ বৃদ্ধির ইঙ্গিত দেয়।
গবেষকরা এই সিদ্ধান্তে উপনীত হয়েছেন যে, তামার উপরে সরাসরি আবরণে জমা হওয়া উচ্চ CO2 ঘনত্বের ফলে উন্নত প্রতিক্রিয়া হয়েছে। এছাড়াও, দুটি আয়নোমারের মধ্যবর্তী অঞ্চলে জমা হওয়া ঋণাত্মক চার্জযুক্ত অণুগুলি স্থানীয় অম্লতা কমিয়ে দেবে। এই সংমিশ্রণটি আয়নোমার ফিল্মের অনুপস্থিতিতে ঘটে যাওয়া ঘনত্বের বিনিময়-অফগুলিকে অফসেট করে।
বিক্রিয়ার দক্ষতা আরও উন্নত করার জন্য, গবেষকরা পূর্বে প্রমাণিত একটি প্রযুক্তির দিকে ঝুঁকেছেন যার জন্য CO2 এবং pH বৃদ্ধির আরেকটি পদ্ধতি হিসেবে আয়নোমার ফিল্মের প্রয়োজন হয় না: পালসড ভোল্টেজ। ডাবল-লেয়ার আয়নোমার আবরণে পালসড ভোল্টেজ প্রয়োগ করে, গবেষকরা আনকোটেড কপার এবং স্ট্যাটিক ভোল্টেজের তুলনায় কার্বন-সমৃদ্ধ পণ্যগুলিতে 250% বৃদ্ধি অর্জন করেছেন।
যদিও কিছু গবেষক নতুন অনুঘটক তৈরির উপর তাদের কাজকে কেন্দ্রীভূত করেন, অনুঘটক আবিষ্কারের ক্ষেত্রে অপারেটিং অবস্থার কথা বিবেচনা করা হয় না। অনুঘটক পৃষ্ঠের পরিবেশ নিয়ন্ত্রণ করা একটি নতুন এবং ভিন্ন পদ্ধতি।
"আমরা সম্পূর্ণ নতুন অনুঘটক আবিষ্কার করিনি, তবে প্রতিক্রিয়া গতিবিদ্যা সম্পর্কে আমাদের বোধগম্যতা ব্যবহার করেছি এবং অনুঘটক স্থানের পরিবেশ কীভাবে পরিবর্তন করা যায় সে সম্পর্কে চিন্তাভাবনা করার জন্য এই জ্ঞান ব্যবহার করেছি," বলেছেন অ্যাডাম ওয়েবার, একজন সিনিয়র ইঞ্জিনিয়ার। বার্কলে ল্যাবরেটরির শক্তি প্রযুক্তি ক্ষেত্রের বিজ্ঞানী এবং গবেষণাপত্রের সহ-লেখক।
পরবর্তী পদক্ষেপ হল প্রলিপ্ত অনুঘটকের উৎপাদন সম্প্রসারণ করা। বার্কলে ল্যাব দলের প্রাথমিক পরীক্ষায় ছোট সমতল মডেল সিস্টেম অন্তর্ভুক্ত ছিল, যা বাণিজ্যিক প্রয়োগের জন্য প্রয়োজনীয় বৃহৎ-ক্ষেত্রের ছিদ্রযুক্ত কাঠামোর তুলনায় অনেক সহজ ছিল। "সমতল পৃষ্ঠে প্রলেপ প্রয়োগ করা কঠিন নয়। তবে বাণিজ্যিক পদ্ধতিতে ছোট তামার বল আবরণ করা জড়িত থাকতে পারে," বেল বলেন। আবরণের দ্বিতীয় স্তর যোগ করা চ্যালেঞ্জিং হয়ে ওঠে। একটি সম্ভাবনা হল দুটি আবরণকে একসাথে দ্রাবকের মধ্যে মিশ্রিত করা এবং জমা করা, এবং আশা করা যায় যে দ্রাবক বাষ্পীভূত হলে তারা আলাদা হয়ে যাবে। যদি না হয়? বেল উপসংহারে এসেছিলেন: "আমাদের কেবল আরও স্মার্ট হতে হবে।" কিম সি, বুই জেসি, লুও এক্স এবং অন্যান্যদের দেখুন। তামার উপর দ্বি-স্তর আয়নোমার আবরণ ব্যবহার করে বহু-কার্বন পণ্যে CO2 এর বৈদ্যুতিক-হ্রাসের জন্য কাস্টমাইজড অনুঘটক মাইক্রোএনভায়রনমেন্ট। ন্যাট এনার্জি। 2021;6(11):1026-1034. doi:10.1038/s41560-021-00920-8
এই প্রবন্ধটি নিম্নলিখিত উপাদান থেকে পুনরুত্পাদন করা হয়েছে। দ্রষ্টব্য: উপাদানটি দৈর্ঘ্য এবং বিষয়বস্তুর জন্য সম্পাদনা করা হতে পারে। আরও তথ্যের জন্য, অনুগ্রহ করে উদ্ধৃত উৎসের সাথে যোগাযোগ করুন।