സയൻസ് എക്‌സിന്റെ എഡിറ്റോറിയൽ നടപടിക്രമങ്ങൾക്കും നയങ്ങൾക്കും അനുസൃതമായാണ് ഈ ലേഖനം അവലോകനം ചെയ്തിരിക്കുന്നത്. ഉള്ളടക്കത്തിന്റെ സമഗ്രത ഉറപ്പാക്കുമ്പോൾ എഡിറ്റർമാർ ഇനിപ്പറയുന്ന ഗുണങ്ങൾക്ക് പ്രാധാന്യം നൽകിയിട്ടുണ്ട്:
കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് (CO2) ഭൂമിയിലെ ജീവന്റെ നിലനിൽപ്പിന് അത്യാവശ്യമായ ഒരു വിഭവവും ആഗോളതാപനത്തിന് കാരണമാകുന്ന ഒരു ഹരിതഗൃഹ വാതകവുമാണ്. പുനരുപയോഗിക്കാവുന്നതും കുറഞ്ഞ കാർബൺ ഇന്ധനങ്ങളുടെയും ഉയർന്ന മൂല്യമുള്ള രാസ ഉൽപ്പന്നങ്ങളുടെയും ഉത്പാദനത്തിനുള്ള ഒരു വാഗ്ദാനമായ വിഭവമായി ഇന്ന് ശാസ്ത്രജ്ഞർ കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡിനെ കുറിച്ച് പഠിക്കുന്നു.
കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡിനെ കാർബൺ മോണോക്സൈഡ്, മെഥനോൾ അല്ലെങ്കിൽ ഫോർമിക് ആസിഡ് പോലുള്ള ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള കാർബൺ ഇടനിലക്കാരാക്കി മാറ്റുന്നതിനുള്ള കാര്യക്ഷമവും ചെലവ് കുറഞ്ഞതുമായ മാർഗങ്ങൾ കണ്ടെത്തുക എന്നതാണ് ഗവേഷകർ നേരിടുന്ന വെല്ലുവിളി.
നാഷണൽ റിന്യൂവബിൾ എനർജി ലബോറട്ടറിയിലെ (NREL) കെ.കെ. ന്യൂർലിൻ നയിക്കുന്ന ഒരു ഗവേഷണ സംഘവും ആർഗോൺ നാഷണൽ ലബോറട്ടറിയിലെയും ഓക്ക് റിഡ്ജ് നാഷണൽ ലബോറട്ടറിയിലെയും സഹകാരികളും ഈ പ്രശ്നത്തിന് ഒരു വാഗ്ദാനമായ പരിഹാരം കണ്ടെത്തി. ഉയർന്ന ഊർജ്ജ കാര്യക്ഷമതയും ഈടുതലും ഉള്ള പുനരുപയോഗ വൈദ്യുതി ഉപയോഗിച്ച് കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡിൽ നിന്ന് ഫോർമിക് ആസിഡ് ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു പരിവർത്തന രീതി സംഘം വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു.
"കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡിനെ ഫോർമിക് ആസിഡാക്കി മാറ്റുന്നതിനുള്ള കാര്യക്ഷമമായ ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പരിവർത്തനത്തിനായുള്ള സ്കെയിലബിൾ മെംബ്രൻ ഇലക്ട്രോഡ് അസംബ്ലി ആർക്കിടെക്ചർ" എന്ന തലക്കെട്ടിലുള്ള പഠനം നേച്ചർ കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻസ് ജേണലിൽ പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു.
ഫോർമിക് ആസിഡ്, പ്രത്യേകിച്ച് രാസ അല്ലെങ്കിൽ ജൈവ വ്യവസായങ്ങളിലെ അസംസ്കൃത വസ്തുവായി, വിപുലമായ പ്രയോഗങ്ങളുള്ള ഒരു സാധ്യതയുള്ള രാസ ഇന്റർമീഡിയറ്റാണ്. ശുദ്ധമായ വ്യോമയാന ഇന്ധനമായി ബയോറിഫൈൻ ചെയ്യുന്നതിനുള്ള ഒരു ഫീഡ്സ്റ്റോക്കായും ഫോർമിക് ആസിഡ് തിരിച്ചറിഞ്ഞിട്ടുണ്ട്.
ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് സെല്ലിൽ ഒരു വൈദ്യുത പൊട്ടൻഷ്യൽ പ്രയോഗിക്കുമ്പോൾ CO2 ന്റെ വൈദ്യുതവിശ്ലേഷണം ഫോർമിക് ആസിഡ് പോലുള്ള രാസ ഇടനിലക്കാരായോ എഥിലീൻ പോലുള്ള തന്മാത്രകളായോ CO2 കുറയ്ക്കുന്നതിന് കാരണമാകുന്നു.
ഒരു ഇലക്ട്രോലൈസറിലെ മെംബ്രൻ-ഇലക്ട്രോഡ് അസംബ്ലി (MEA) സാധാരണയായി ഒരു ഇലക്ട്രോകാറ്റലിസ്റ്റും ഒരു അയോൺ-ചാലക പോളിമറും അടങ്ങുന്ന രണ്ട് ഇലക്ട്രോഡുകൾക്കിടയിൽ സാൻഡ്‌വിച്ച് ചെയ്ത ഒരു അയോൺ-ചാലക മെംബ്രൺ (കാറ്റേഷൻ അല്ലെങ്കിൽ അയോൺ എക്സ്ചേഞ്ച് മെംബ്രൺ) ഉൾക്കൊള്ളുന്നു.
ഇന്ധന സെൽ സാങ്കേതികവിദ്യകളിലും ഹൈഡ്രജൻ വൈദ്യുതവിശ്ലേഷണത്തിലുമുള്ള ടീമിന്റെ വൈദഗ്ദ്ധ്യം ഉപയോഗിച്ച്, CO2 ന്റെ ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ കുറയ്ക്കലിനെ ഫോർമിക് ആസിഡുമായി താരതമ്യം ചെയ്യാൻ ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് സെല്ലുകളിലെ നിരവധി MEA കോൺഫിഗറേഷനുകൾ അവർ പഠിച്ചു.
വിവിധ ഡിസൈനുകളുടെ പരാജയ വിശകലനത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, നിലവിലുള്ള മെറ്റീരിയൽ സെറ്റുകളുടെ പരിമിതികൾ, പ്രത്യേകിച്ച് നിലവിലെ അയോൺ എക്സ്ചേഞ്ച് മെംബ്രണുകളിലെ അയോൺ നിരസിക്കലിന്റെ അഭാവം, മുതലെടുക്കാനും മൊത്തത്തിലുള്ള സിസ്റ്റം ഡിസൈൻ ലളിതമാക്കാനും സംഘം ശ്രമിച്ചു.
NREL-ലെ കെ.എസ്. നീർലിനും ലീമിംഗ് ഹുവിനും ചേർന്ന് കണ്ടുപിടിച്ചത്, പുതിയ സുഷിരങ്ങളുള്ള കാറ്റേഷൻ എക്സ്ചേഞ്ച് മെംബ്രൺ ഉപയോഗിച്ചുള്ള മെച്ചപ്പെടുത്തിയ MEA ഇലക്ട്രോലൈസർ ആയിരുന്നു. ഈ സുഷിരങ്ങളുള്ള മെംബ്രൺ സ്ഥിരതയുള്ളതും ഉയർന്ന സെലക്ടീവ് ഫോർമിക് ആസിഡ് ഉത്പാദനം നൽകുകയും ഓഫ്-ദി-ഷെൽഫ് ഘടകങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് ഡിസൈൻ ലളിതമാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.
"ഫോർമിക് ആസിഡ് പോലുള്ള ഓർഗാനിക് ആസിഡുകളുടെ ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ ഉൽപാദനത്തിലെ ഒരു മാതൃകാപരമായ മാറ്റമാണ് ഈ പഠനത്തിന്റെ ഫലങ്ങൾ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നത്," സഹ-രചയിതാവ് നീർലിൻ പറഞ്ഞു. "സുഷിരങ്ങളുള്ള മെംബ്രൺ ഘടന മുൻ ഡിസൈനുകളുടെ സങ്കീർണ്ണത കുറയ്ക്കുന്നു, കൂടാതെ മറ്റ് ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് പരിവർത്തന ഉപകരണങ്ങളുടെ ഊർജ്ജ കാര്യക്ഷമതയും ഈടുതലും മെച്ചപ്പെടുത്താനും ഇത് ഉപയോഗിക്കാം."
ഏതൊരു ശാസ്ത്രീയ മുന്നേറ്റത്തെയും പോലെ, ചെലവ് ഘടകങ്ങളും സാമ്പത്തിക സാധ്യതയും മനസ്സിലാക്കേണ്ടത് പ്രധാനമാണ്. വിവിധ വകുപ്പുകളിൽ പ്രവർത്തിച്ചുകൊണ്ട്, NREL ഗവേഷകരായ ഷെ ഹുവാങ്ങും താവോ ലിംഗും, പുനരുപയോഗിക്കാവുന്ന വൈദ്യുതിയുടെ വില കിലോവാട്ട്-ഹൗറിന് 2.3 സെന്റോ അതിൽ താഴെയോ ആയിരിക്കുമ്പോൾ, ഇന്നത്തെ വ്യാവസായിക ഫോർമിക് ആസിഡ് ഉൽപാദന പ്രക്രിയകളുമായി ചെലവ് തുല്യത കൈവരിക്കുന്നതിനുള്ള വഴികൾ തിരിച്ചറിയുന്ന ഒരു സാങ്കേതിക-സാമ്പത്തിക വിശകലനം അവതരിപ്പിച്ചു.
"വാണിജ്യപരമായി ലഭ്യമായ കാറ്റലിസ്റ്റുകളും പോളിമർ മെംബ്രൻ മെറ്റീരിയലുകളും ഉപയോഗിച്ചാണ് ടീം ഈ ഫലങ്ങൾ നേടിയത്, അതേസമയം ആധുനിക ഇന്ധന സെല്ലുകളുടെയും ഹൈഡ്രജൻ ഇലക്ട്രോളിസിസ് പ്ലാന്റുകളുടെയും സ്കേലബിളിറ്റി പ്രയോജനപ്പെടുത്തുന്ന ഒരു MEA ഡിസൈൻ സൃഷ്ടിച്ചു," നീർലിൻ പറഞ്ഞു.
"ഈ ഗവേഷണ ഫലങ്ങൾ പുനരുപയോഗിക്കാവുന്ന വൈദ്യുതിയും ഹൈഡ്രജനും ഉപയോഗിച്ച് കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡിനെ ഇന്ധനങ്ങളായും രാസവസ്തുക്കളായും മാറ്റാൻ സഹായിക്കും, ഇത് സ്കെയിൽ-അപ്പിലേക്കും വാണിജ്യവൽക്കരണത്തിലേക്കുമുള്ള പരിവർത്തനം ത്വരിതപ്പെടുത്തും."
NREL-ന്റെ ഇലക്ട്രോണുകൾ മുതൽ തന്മാത്രകൾ വരെയുള്ള പ്രോഗ്രാമിന്റെ ഒരു പ്രധാന ഘടകമാണ് ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പരിവർത്തന സാങ്കേതികവിദ്യകൾ. ഇത് അടുത്ത തലമുറയിലെ പുനരുപയോഗിക്കാവുന്ന ഹൈഡ്രജൻ, പൂജ്യം ഇന്ധനങ്ങൾ, രാസവസ്തുക്കൾ, വൈദ്യുതോർജ്ജത്താൽ നയിക്കപ്പെടുന്ന പ്രക്രിയകൾക്കുള്ള വസ്തുക്കൾ എന്നിവയിൽ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നു.
"കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ്, വെള്ളം തുടങ്ങിയ തന്മാത്രകളെ ഊർജ്ജ സ്രോതസ്സുകളായി വർത്തിക്കാൻ കഴിയുന്ന സംയുക്തങ്ങളാക്കി മാറ്റുന്നതിന് പുനരുപയോഗിക്കാവുന്ന വൈദ്യുതി ഉപയോഗിക്കുന്നതിനുള്ള വഴികൾ ഞങ്ങളുടെ പരിപാടി പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുകയാണ്," NREL-ന്റെ ഇലക്ട്രോൺ ട്രാൻസ്ഫർ ആൻഡ്/അല്ലെങ്കിൽ ഇന്ധന ഉൽപ്പാദനത്തിനോ രാസവസ്തുക്കൾക്കോ ​​വേണ്ടിയുള്ള മുൻഗാമി തന്ത്രത്തിന്റെ ഡയറക്ടർ റാണ്ടി കോർട്ട്റൈറ്റ് പറഞ്ഞു."
"ഈ ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ കൺവേർഷൻ ഗവേഷണം വിവിധ ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ കൺവേർഷൻ പ്രക്രിയകളിൽ ഉപയോഗിക്കാവുന്ന ഒരു വഴിത്തിരിവ് നൽകുന്നു, ഈ ഗ്രൂപ്പിൽ നിന്ന് കൂടുതൽ പ്രതീക്ഷ നൽകുന്ന ഫലങ്ങൾ ഞങ്ങൾ പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു."
കൂടുതൽ വിവരങ്ങൾ: ലീമിംഗ് ഹു തുടങ്ങിയവരുടെ, CO2 നെ ഫോർമിക് ആസിഡാക്കി മാറ്റുന്നതിനുള്ള കാര്യക്ഷമമായ ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പരിവർത്തനത്തിനായുള്ള സ്കേലബിൾ മെംബ്രൻ ഇലക്ട്രോഡ് അസംബ്ലി ആർക്കിടെക്ചർ, നേച്ചർ കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻസ് (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-43409-6
അക്ഷരത്തെറ്റ്, കൃത്യതയില്ലായ്മ എന്നിവ നേരിടുകയാണെങ്കിൽ, അല്ലെങ്കിൽ ഈ പേജിലെ ഉള്ളടക്കം എഡിറ്റ് ചെയ്യാൻ അഭ്യർത്ഥന സമർപ്പിക്കാൻ ആഗ്രഹിക്കുന്നുവെങ്കിൽ, ദയവായി ഈ ഫോം ഉപയോഗിക്കുക. പൊതുവായ ചോദ്യങ്ങൾക്ക്, ദയവായി ഞങ്ങളുടെ കോൺടാക്റ്റ് ഫോം ഉപയോഗിക്കുക. പൊതുവായ ഫീഡ്‌ബാക്കിനായി, താഴെയുള്ള പൊതു അഭിപ്രായ വിഭാഗം ഉപയോഗിക്കുക (നിർദ്ദേശങ്ങൾ പാലിക്കുക).
നിങ്ങളുടെ ഫീഡ്‌ബാക്ക് ഞങ്ങൾക്ക് വളരെ പ്രധാനമാണ്. എന്നിരുന്നാലും, സന്ദേശങ്ങളുടെ ബാഹുല്യം കാരണം, വ്യക്തിഗതമാക്കിയ പ്രതികരണം ഞങ്ങൾക്ക് ഉറപ്പ് നൽകാൻ കഴിയില്ല.
നിങ്ങളുടെ ഇമെയിൽ വിലാസം സ്വീകർത്താക്കൾക്ക് ഇമെയിൽ ആരാണ് അയച്ചതെന്ന് അറിയിക്കാൻ മാത്രമേ ഉപയോഗിക്കുന്നുള്ളൂ. നിങ്ങളുടെ വിലാസമോ സ്വീകർത്താവിന്റെ വിലാസമോ മറ്റ് ആവശ്യങ്ങൾക്ക് ഉപയോഗിക്കില്ല. നിങ്ങൾ നൽകുന്ന വിവരങ്ങൾ നിങ്ങളുടെ ഇമെയിലിൽ ദൃശ്യമാകും കൂടാതെ ടെക് എക്സ്പ്ലോർ ഒരു രൂപത്തിലും സംഭരിക്കുകയുമില്ല.
നാവിഗേഷൻ സുഗമമാക്കുന്നതിനും, ഞങ്ങളുടെ സേവനങ്ങളുടെ ഉപയോഗം വിശകലനം ചെയ്യുന്നതിനും, പരസ്യ വ്യക്തിഗതമാക്കൽ ഡാറ്റ ശേഖരിക്കുന്നതിനും, മൂന്നാം കക്ഷികളിൽ നിന്ന് ഉള്ളടക്കം നൽകുന്നതിനും ഈ വെബ്‌സൈറ്റ് കുക്കികൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഞങ്ങളുടെ വെബ്‌സൈറ്റ് ഉപയോഗിക്കുന്നതിലൂടെ, നിങ്ങൾ ഞങ്ങളുടെ സ്വകാര്യതാ നയവും ഉപയോഗ നിബന്ധനകളും വായിച്ച് മനസ്സിലാക്കിയിട്ടുണ്ടെന്ന് നിങ്ങൾ സമ്മതിക്കുന്നു.