വ്യാപകമായി വിതരണം ചെയ്യപ്പെടുന്ന ഒരു മണ്ണ് ധാതുവായ α-ഇരുമ്പ്-(III) ഓക്സിഹൈഡ്രോക്സൈഡ്, കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡിനെ ഫോർമിക് ആസിഡാക്കി മാറ്റുന്നതിനുള്ള ഒരു പുനരുപയോഗിക്കാവുന്ന ഉത്തേജകമാണെന്ന് കണ്ടെത്തി. കടപ്പാട്: പ്രൊഫ. കസുഹിക്കോ മെയ്ഡ
അന്തരീക്ഷത്തിലെ വർദ്ധിച്ചുവരുന്ന CO2 അളവ് ചെറുക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു നല്ല മാർഗമാണ് ഫോർമിക് ആസിഡ് (HCOOH) പോലുള്ള ഗതാഗത ഇന്ധനങ്ങളിലേക്ക് CO2 ഫോട്ടോറെഡക്ഷൻ ചെയ്യുന്നത്. ഈ ദൗത്യത്തെ സഹായിക്കുന്നതിന്, ടോക്കിയോ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് ടെക്നോളജിയിലെ ഒരു ഗവേഷണ സംഘം എളുപ്പത്തിൽ ലഭ്യമായ ഇരുമ്പ് അധിഷ്ഠിത ധാതു തിരഞ്ഞെടുത്ത് ഒരു അലുമിന സപ്പോർട്ടിൽ ലോഡ് ചെയ്ത് CO2 നെ HCOOH ആക്കി കാര്യക്ഷമമായി മാറ്റാൻ കഴിയുന്ന ഒരു ഉൽപ്രേരകം വികസിപ്പിച്ചെടുക്കുന്നു, ഏകദേശം 90% സെലക്റ്റിവിറ്റി!
ഇലക്ട്രിക് വാഹനങ്ങൾ പലർക്കും ആകർഷകമായ ഒരു ഓപ്ഷനാണ്, ഒരു പ്രധാന കാരണം അവ കാർബൺ ബഹിർഗമനം നടത്തുന്നില്ല എന്നതാണ്. എന്നിരുന്നാലും, പലർക്കും ഒരു വലിയ പോരായ്മ, അവയുടെ റേഞ്ച് കുറവും ദീർഘമായ ചാർജിംഗ് സമയവുമാണ്. ഗ്യാസോലിൻ പോലുള്ള ദ്രാവക ഇന്ധനങ്ങൾക്ക് വലിയ നേട്ടമുള്ളത് ഇവിടെയാണ്. അവയുടെ ഉയർന്ന ഊർജ്ജ സാന്ദ്രത എന്നാൽ ദീർഘദൂര റേഞ്ചുകളും വേഗത്തിൽ ഇന്ധനം നിറയ്ക്കലും എന്നാണ് അർത്ഥമാക്കുന്നത്.
ഗ്യാസോലിനിൽ നിന്നോ ഡീസലിൽ നിന്നോ വ്യത്യസ്തമായ ഒരു ദ്രാവക ഇന്ധനത്തിലേക്ക് മാറുന്നത് ദ്രാവക ഇന്ധനങ്ങളുടെ ഗുണങ്ങൾ നിലനിർത്തുന്നതിനൊപ്പം കാർബൺ ഉദ്‌വമനം ഇല്ലാതാക്കും. ഉദാഹരണത്തിന്, ഒരു ഇന്ധന സെല്ലിൽ, ഫോർമിക് ആസിഡിന് വെള്ളവും കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡും പുറത്തുവിടുമ്പോൾ ഒരു എഞ്ചിന് ശക്തി പകരാൻ കഴിയും. എന്നിരുന്നാലും, അന്തരീക്ഷ CO2 HCOOH ആയി കുറച്ചുകൊണ്ടാണ് ഫോർമിക് ആസിഡ് ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നതെങ്കിൽ, ആകെയുള്ള ഔട്ട്‌പുട്ട് വെള്ളം മാത്രമാണ്.
നമ്മുടെ അന്തരീക്ഷത്തിലെ കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡിന്റെ അളവ് ഉയരുന്നതും ആഗോളതാപനത്തിന് അവ നൽകുന്ന സംഭാവനയും ഇപ്പോൾ സാധാരണ വാർത്തകളാണ്. ഗവേഷകർ ഈ പ്രശ്നത്തിന് വ്യത്യസ്ത സമീപനങ്ങൾ പരീക്ഷിച്ചപ്പോൾ, ഫലപ്രദമായ ഒരു പരിഹാരം ഉയർന്നുവന്നു - അന്തരീക്ഷത്തിലെ അധിക കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡിനെ ഊർജ്ജ സമ്പുഷ്ടമായ രാസവസ്തുക്കളാക്കി മാറ്റുന്നു.
ഫോർമിക് ആസിഡ് (HCOOH) പോലുള്ള ഇന്ധനങ്ങൾ സൂര്യപ്രകാശത്തിൽ നിന്ന് CO2 ന്റെ ഫോട്ടോറെഡക്ഷൻ വഴി ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നത് അടുത്തിടെ വളരെയധികം ശ്രദ്ധ ആകർഷിച്ചു, കാരണം ഈ പ്രക്രിയയ്ക്ക് ഇരട്ടി ഗുണമുണ്ട്: ഇത് അധിക CO2 ഉദ്‌വമനം കുറയ്ക്കുകയും നിലവിൽ നമ്മൾ നേരിടുന്ന ഊർജ്ജ ക്ഷാമം കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഉയർന്ന ഊർജ്ജ സാന്ദ്രതയുള്ള ഹൈഡ്രജന്റെ മികച്ച വാഹകൻ എന്ന നിലയിൽ, HCOOH ജ്വലനത്തിലൂടെ ഊർജ്ജം നൽകാനും ഉപോൽപ്പന്നമായി വെള്ളം മാത്രം പുറത്തുവിടാനും കഴിയും.
ഈ ലാഭകരമായ പരിഹാരം യാഥാർത്ഥ്യമാക്കുന്നതിന്, ശാസ്ത്രജ്ഞർ സൂര്യപ്രകാശത്തിന്റെ സഹായത്തോടെ കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് കുറയ്ക്കുന്ന ഫോട്ടോകാറ്റലിറ്റിക് സംവിധാനങ്ങൾ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട്. ഈ സംവിധാനത്തിൽ ഒരു പ്രകാശം ആഗിരണം ചെയ്യുന്ന അടിവസ്ത്രവും (അതായത്, ഒരു ഫോട്ടോസെൻസിറ്റൈസർ) CO2-നെ HCOOH-ലേക്ക് കുറയ്ക്കുന്നതിന് ആവശ്യമായ ഒന്നിലധികം ഇലക്ട്രോൺ കൈമാറ്റം പ്രാപ്തമാക്കുന്ന ഒരു ഉൽപ്രേരകവും അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. അങ്ങനെ അനുയോജ്യവും കാര്യക്ഷമവുമായ ഉൽപ്രേരകങ്ങൾക്കായി തിരയാൻ തുടങ്ങി!
സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന സംയുക്ത ഇൻഫോഗ്രാഫിക്സ് ഉപയോഗിച്ച് കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡിന്റെ ഫോട്ടോകാറ്റലിറ്റിക് റിഡക്ഷൻ. ക്രെഡിറ്റ്: പ്രൊഫസർ കസുഹിക്കോ മെയ്ഡ
അവയുടെ കാര്യക്ഷമതയും പുനരുപയോഗ സാധ്യതയും കാരണം, ഖര ഉൽപ്രേരകങ്ങളെ ഈ ജോലിക്ക് ഏറ്റവും മികച്ച സ്ഥാനാർത്ഥികളായി കണക്കാക്കുന്നു, കൂടാതെ വർഷങ്ങളായി, നിരവധി കോബാൾട്ട്, മാംഗനീസ്, നിക്കൽ, ഇരുമ്പ് അധിഷ്ഠിത ലോഹ-ജൈവ ചട്ടക്കൂടുകളുടെ (MOFs) ഉൽപ്രേരക കഴിവുകൾ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്, അവയിൽ രണ്ടാമത്തേതിന് മറ്റ് ലോഹങ്ങളെ അപേക്ഷിച്ച് ചില ഗുണങ്ങളുണ്ട്. എന്നിരുന്നാലും, ഇതുവരെ റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യപ്പെട്ടിട്ടുള്ള മിക്ക ഇരുമ്പ് അധിഷ്ഠിത ഉൽപ്രേരകങ്ങളും HCOOH അല്ല, പ്രധാന ഉൽപ്പന്നമായി കാർബൺ മോണോക്സൈഡ് മാത്രമേ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നുള്ളൂ.
എന്നിരുന്നാലും, പ്രൊഫസർ കസുഹിക്കോ മെയ്ഡയുടെ നേതൃത്വത്തിലുള്ള ടോക്കിയോ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് ടെക്നോളജിയിലെ (ടോക്കിയോ ടെക്) ഗവേഷകരുടെ ഒരു സംഘം ഈ പ്രശ്നം വേഗത്തിൽ പരിഹരിച്ചു. ആൻഗെവാണ്ടെ കെമി എന്ന കെമിക്കൽ ജേണലിൽ അടുത്തിടെ പ്രസിദ്ധീകരിച്ച ഒരു പഠനത്തിൽ, α-ഇരുമ്പ്(III) ഓക്സിഹൈഡ്രോക്സൈഡ് (α-FeO​​OH; ജിയോതൈറ്റ്) ഉപയോഗിച്ച് അലുമിന (Al2O3) പിന്തുണയുള്ള ഇരുമ്പ് അധിഷ്ഠിത ഉൽപ്രേരകം സംഘം പ്രദർശിപ്പിച്ചു. α-FeO​​OH/Al2O3 ഉൽപ്രേരകം എന്ന നോവൽ മികച്ച CO2 മുതൽ HCOOH വരെ പരിവർത്തന പ്രകടനവും മികച്ച പുനരുപയോഗക്ഷമതയും പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു. ഉൽപ്രേരകത്തിന്റെ തിരഞ്ഞെടുപ്പിനെക്കുറിച്ച് ചോദിച്ചപ്പോൾ പ്രൊഫസർ മെയ്ഡ പറഞ്ഞു: “CO2 ഫോട്ടോറെഡക്ഷൻ സിസ്റ്റങ്ങളിൽ ഉൽപ്രേരകങ്ങളായി കൂടുതൽ സമൃദ്ധമായ മൂലകങ്ങൾ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യാൻ ഞങ്ങൾ ആഗ്രഹിക്കുന്നു. സജീവവും പുനരുപയോഗിക്കാവുന്നതും വിഷരഹിതവും വിലകുറഞ്ഞതുമായ ഒരു സോളിഡ് ഉൽപ്രേരകം ഞങ്ങൾക്ക് ആവശ്യമാണ്. അതുകൊണ്ടാണ് ഞങ്ങളുടെ പരീക്ഷണങ്ങൾക്കായി ഗോഥൈറ്റ് പോലുള്ള വ്യാപകമായി വിതരണം ചെയ്യപ്പെടുന്ന മണ്ണ് ധാതുക്കൾ ഞങ്ങൾ തിരഞ്ഞെടുത്തത്.”
സംഘം അവരുടെ ഉൽപ്രേരകത്തെ സമന്വയിപ്പിക്കാൻ ലളിതമായ ഒരു ഇംപ്രെഗ്നേഷൻ രീതി ഉപയോഗിച്ചു. തുടർന്ന് അവർ റുഥേനിയം അധിഷ്ഠിത (Ru) ഫോട്ടോസെൻസിറ്റൈസർ, ഇലക്ട്രോൺ ദാതാവ്, 400 നാനോമീറ്ററിൽ കൂടുതൽ തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള ദൃശ്യപ്രകാശം എന്നിവയുടെ സാന്നിധ്യത്തിൽ മുറിയിലെ താപനിലയിൽ CO2 ഫോട്ടോകാറ്റലിറ്റിക് ആയി കുറയ്ക്കാൻ ഇരുമ്പ് പിന്തുണയുള്ള Al2O3 വസ്തുക്കൾ ഉപയോഗിച്ചു.
ഫലങ്ങൾ വളരെ പ്രോത്സാഹജനകമാണ്. പ്രധാന ഉൽപ്പന്നമായ HCOOH-നുള്ള അവരുടെ സിസ്റ്റത്തിന്റെ സെലക്റ്റിവിറ്റി 80-90% ആയിരുന്നു, 4.3% ക്വാണ്ടം വിളവ് (സിസ്റ്റത്തിന്റെ കാര്യക്ഷമതയെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു).
കാര്യക്ഷമമായ ഒരു ഫോട്ടോസെൻസിറ്റൈസറുമായി ജോടിയാക്കുമ്പോൾ HCOOH ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ കഴിയുന്ന ഇത്തരത്തിലുള്ള ആദ്യത്തെ ഇരുമ്പ് അധിഷ്ഠിത ഖര ഉൽപ്രേരകത്തെക്കുറിച്ചുള്ളതാണ് ഈ പഠനം അവതരിപ്പിക്കുന്നത്. ശരിയായ സപ്പോർട്ട് മെറ്റീരിയലിന്റെ (Al2O3) പ്രാധാന്യത്തെക്കുറിച്ചും ഫോട്ടോകെമിക്കൽ റിഡക്ഷൻ റിയാക്ഷനിൽ അതിന്റെ സ്വാധീനത്തെക്കുറിച്ചും ഇത് ചർച്ച ചെയ്യുന്നു.
"ഈ ഗവേഷണത്തിൽ നിന്നുള്ള ഉൾക്കാഴ്ചകൾ കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡിനെ മറ്റ് ഉപയോഗപ്രദമായ രാസവസ്തുക്കളാക്കി മാറ്റുന്നതിനുള്ള പുതിയ നോബിൾ ലോഹ രഹിത ഉൽപ്രേരകങ്ങൾ വികസിപ്പിക്കാൻ സഹായിച്ചേക്കാം." ഒരു ഹരിത ഊർജ്ജ സമ്പദ്‌വ്യവസ്ഥയിലേക്കുള്ള പാത സങ്കീർണ്ണമല്ലെന്ന് ഞങ്ങളുടെ ഗവേഷണം കാണിക്കുന്നു. ലളിതമായ ഉൽപ്രേരക തയ്യാറെടുപ്പ് രീതികൾ പോലും മികച്ച ഫലങ്ങൾ നൽകും, കൂടാതെ അലുമിന പോലുള്ള സംയുക്തങ്ങളുടെ പിന്തുണയോടെ ഭൂമിയിൽ സമൃദ്ധമായ സംയുക്തങ്ങൾ CO2 കുറയ്ക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു സെലക്ടീവ് ഉൽപ്രേരകമായി ഉപയോഗിക്കാമെന്ന് എല്ലാവർക്കും അറിയാം," പ്രൊഫ. മെയ്ഡ ഉപസംഹരിക്കുന്നു.
റഫറൻസുകൾ: "അലുമിന-പിന്തുണയുള്ള ആൽഫ-അയൺ (III) ഓക്‌സിഹൈഡ്രോക്‌സൈഡ്, ദൃശ്യപ്രകാശത്തിന് കീഴിലുള്ള CO2 ഫോട്ടോറെഡക്ഷനുള്ള പുനരുപയോഗിക്കാവുന്ന സോളിഡ് കാറ്റലിസ്റ്റായി" ഡേഹിയോൺ ആൻ, ഡോ. ഷുന്ത നിഷിയോക, ഡോ. ഷുഹേയ് യാസുദ, ഡോ. ടോമോക്കി കനസാവ, ഡോ. യോഷിനോബു, ഡോ. യോഷിനോബു, ഡോ. യോഷിനോബു പ്രൊഫ. ഷുൻസുകെ നൊസാവ, പ്രൊഫ. കസുഹിക്കോ മൈദ, 12 മെയ് 2022, ആംഗേവാൻഡെ ചെമി.ഡിഒഐ: 10.1002 / anie.202204948
"അവിടെയാണ് ഗ്യാസോലിൻ പോലുള്ള ദ്രാവക ഇന്ധനങ്ങൾക്ക് വലിയ നേട്ടമുള്ളത്. അവയുടെ ഉയർന്ന ഊർജ്ജ സാന്ദ്രത ദീർഘദൂര റേഞ്ചുകളും വേഗത്തിൽ ഇന്ധനം നിറയ്ക്കലും അർത്ഥമാക്കുന്നു."
ചില സംഖ്യകളെക്കുറിച്ച് എങ്ങനെയുണ്ട്? ഫോർമിക് ആസിഡിന്റെ ഊർജ്ജ സാന്ദ്രത ഗ്യാസോലിനുമായി എങ്ങനെ താരതമ്യം ചെയ്യും? രാസ സൂത്രവാക്യത്തിൽ ഒരു കാർബൺ ആറ്റം മാത്രമുള്ളതിനാൽ, അത് ഗ്യാസോലിനിനടുത്ത് പോലും എത്തുമെന്ന് എനിക്ക് സംശയമുണ്ട്.
അതിനുപുറമെ, ഗന്ധം വളരെ വിഷാംശം നിറഞ്ഞതാണ്, ഒരു ആസിഡ് എന്ന നിലയിൽ ഇത് ഗ്യാസോലിനേക്കാൾ കൂടുതൽ നശിപ്പിക്കുന്നതാണ്. ഇവ പരിഹരിക്കാനാവാത്ത എഞ്ചിനീയറിംഗ് പ്രശ്നങ്ങളല്ല, പക്ഷേ ഫോർമിക് ആസിഡ് പരിധി വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിലും ബാറ്ററി ഇന്ധനം നിറയ്ക്കുന്ന സമയം കുറയ്ക്കുന്നതിലും കാര്യമായ നേട്ടങ്ങൾ നൽകുന്നില്ലെങ്കിൽ, അത് ഒരുപക്ഷേ പരിശ്രമത്തിന് അർഹമല്ല.
മണ്ണിൽ നിന്ന് ഗോഥൈറ്റ് വേർതിരിച്ചെടുക്കാൻ അവർ പദ്ധതിയിട്ടിരുന്നെങ്കിൽ, അത് ഊർജ്ജം കൂടുതലായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു ഖനന പ്രവർത്തനമായിരിക്കും, അത് പരിസ്ഥിതിക്ക് ദോഷം വരുത്താനും സാധ്യതയുണ്ട്.
മണ്ണിൽ ഗോഥൈറ്റ് ധാരാളം ഉണ്ടെന്ന് അവർ പരാമർശിച്ചേക്കാം, കാരണം ആവശ്യമായ അസംസ്കൃത വസ്തുക്കൾ ലഭിക്കുന്നതിനും അവ പ്രതിപ്രവർത്തിച്ച് ഗോഥൈറ്റ് സമന്വയിപ്പിക്കുന്നതിനും കൂടുതൽ ഊർജ്ജം ആവശ്യമായി വരുമെന്ന് ഞാൻ സംശയിക്കുന്നു.
പ്രക്രിയയുടെ മുഴുവൻ ജീവിതചക്രവും പരിശോധിച്ച് എല്ലാറ്റിന്റെയും ഊർജ്ജ ചെലവ് കണക്കാക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്. സ്വതന്ത്ര വിക്ഷേപണം എന്നൊന്ന് നാസ കണ്ടെത്തിയില്ല. മറ്റുള്ളവർ ഇത് മനസ്സിൽ വയ്ക്കേണ്ടതുണ്ട്.
സൈടെക് ഡെയ്‌ലി: 1998 മുതലുള്ള ഏറ്റവും മികച്ച സാങ്കേതിക വാർത്തകളുടെ ഹോം. ഇമെയിൽ അല്ലെങ്കിൽ സോഷ്യൽ മീഡിയ വഴി ഏറ്റവും പുതിയ സാങ്കേതിക വാർത്തകളുമായി കാലികമായി തുടരുക.
ബാർബിക്യൂവിന്റെ പുകയുന്നതും ലഹരി പിടിപ്പിക്കുന്നതുമായ രുചികളെക്കുറിച്ച് ചിന്തിച്ചാൽ തന്നെ മിക്കവർക്കും ഉമിനീർ വരും. വേനൽക്കാലം ഇതാ വന്നിരിക്കുന്നു, പലർക്കും...