አዲስ ቴክኖሎጂ የካርቦን ዳይኦክሳይድን ወደ ፈሳሽ ነዳጅ የመቀየር ሂደትን ያሻሽላል

ከታች ያለውን ቅጽ ይሙሉና “ካርቦን ዳይኦክሳይድን ወደ ፈሳሽ ነዳጅ ለመቀየር አዳዲስ የቴክኖሎጂ ማሻሻያዎች” የሚለውን የፒዲኤፍ ቅጂ በኢሜይል እንልክልዎታለን።
ካርቦን ዳይኦክሳይድ (CO2) የቅሪተ አካል ነዳጆችን እና በጣም የተለመደው የግሪንሀውስ ጋዝ ውጤት ሲሆን ይህም ዘላቂ በሆነ መንገድ ወደ ጠቃሚ ነዳጆች ሊለወጥ ይችላል። የካርቦን ልቀትን ወደ ነዳጅ መኖ ክምችት ለመቀየር አንዱ ተስፋ ሰጪ መንገድ ኤሌክትሮኬሚካል ቅነሳ የሚባል ሂደት ነው። ነገር ግን ለንግድ ተስማሚ ለመሆን፣ የበለጠ የሚፈለጉ የካርቦን የበለጸጉ ምርቶችን ለመምረጥ ወይም ለማምረት ሂደቱ መሻሻል አለበት። አሁን፣ በኔቸር ኢነርጂ መጽሔት ላይ እንደተገለጸው፣ የሎውረንስ በርክሌይ ብሔራዊ ላቦራቶሪ (በርክሌይ ላብ) ለረዳት ምላሽ ጥቅም ላይ የዋለውን የመዳብ ማነቃቂያ ገጽታ ለማሻሻል አዲስ ዘዴ አዘጋጅቷል፣ በዚህም የሂደቱን መራጭነት ይጨምራል።
“መዳብ ለዚህ ምላሽ በጣም ጥሩው ማነቃቂያ መሆኑን ብናውቅም፣ ለሚፈለገው ምርት ከፍተኛ ምርጫ አይሰጥም” ብለዋል በበርክሌይ ላብ የኬሚካል ሳይንስ ዲፓርትመንት ከፍተኛ ሳይንቲስት እና በበርክሌይ የካሊፎርኒያ ዩኒቨርሲቲ የኬሚካል ምህንድስና ፕሮፌሰር የሆኑት አሌክሲስ። ስፔል “ቡድናችን ይህንን አይነት ምርጫ ለማቅረብ የተለያዩ ዘዴዎችን በመጠቀም የማነቃቂያውን የአካባቢ ሁኔታ መጠቀም እንደሚችሉ አረጋግጧል።”
ቀደም ባሉት ጥናቶች፣ ተመራማሪዎች በካርበን የበለፀጉ ምርቶችን ለንግድ ዋጋ ለመፍጠር ምርጡን የኤሌክትሪክ እና የኬሚካል አካባቢ ለማቅረብ ትክክለኛ ሁኔታዎችን አስቀምጠዋል። ነገር ግን እነዚህ ሁኔታዎች በውሃ ላይ የተመሰረቱ አስተላላፊ ቁሳቁሶችን በመጠቀም በተለመደው የነዳጅ ሴሎች ውስጥ በተፈጥሮ ከሚከሰቱ ሁኔታዎች ጋር ይቃረናሉ።
የኢነርጂ ሚኒስቴር የሊኩዊድ ሰንሻይን አሊያንስ የኢነርጂ ፈጠራ ማዕከል ፕሮጀክት አካል እንደመሆኑ መጠን በነዳጅ ሴል የውሃ አካባቢ ውስጥ ጥቅም ላይ ሊውል የሚችለውን ዲዛይን ለመወሰን፣ ቤል እና ቡድኑ ወደ ቀጭን የአዮኖመር ንብርብር ዞሩ፣ ይህም የተወሰኑ የተጫኑ ሞለኪውሎች (አዮኖች) እንዲያልፉ ያስችላቸዋል። ሌሎች አዮኖችን አያካትትም። በከፍተኛ ምርጫ ባላቸው የኬሚካል ባህሪያት ምክንያት፣ በማይክሮ አካባቢ ላይ ጠንካራ ተጽእኖ ለማሳደር በተለይ ተስማሚ ናቸው።
የቤል ቡድን የድህረ ዶክትሬት ተመራማሪ እና የጽሑፉ የመጀመሪያ ደራሲ የሆኑት ቻንየን ኪም የመዳብ ካታላይቶችን ገጽታ በሁለት የተለመዱ አዮኖመሮች፣ ናፊዮን እና ሱሰኒሽን ለመሸፈን ሐሳብ አቅርበዋል። ቡድኑ ይህን ማድረግ በቀላሉ ወደ ጠቃሚ ኬሚካሎች ሊለወጡ የሚችሉ ካርቦን የበለጸጉ ምርቶችን ለማምረት በተወሰነ መንገድ ምላሽ ለመስጠት በማነሳሳት በካታላይቱ አቅራቢያ ያለውን አካባቢ - ፒኤች እና የውሃ እና የካርቦን ዳይኦክሳይድ መጠንን ጨምሮ - መለወጥ አለበት የሚል ግምት ሰጥተዋል። ምርቶች እና ፈሳሽ ነዳጆች።
ተመራማሪዎቹ የእያንዳንዱን አዮኖመር ቀጭን ንብርብር እና ሁለት አዮኖመር ድርብ ንብርብር በፖሊመር ቁሳቁስ በተደገፈ የመዳብ ፊልም ላይ ፊልም ለመፍጠር ተጠቅመዋል፣ ይህም በእጅ ቅርጽ ባለው ኤሌክትሮኬሚካል ሴል አንድ ጫፍ አካባቢ ማስገባት ይችላሉ። ካርቦን ዳይኦክሳይድን ወደ ባትሪው ሲወጉ እና ቮልቴጅ ሲተገብሩ፣ በባትሪው ውስጥ የሚፈሰውን አጠቃላይ ፍሰት ይለኩ። ከዚያም በምላሹ ወቅት በአቅራቢያው ባለው ማጠራቀሚያ ውስጥ የተሰበሰቡትን ጋዝ እና ፈሳሽ ለኩ። ባለ ሁለት ንብርብር ጉዳይ፣ በካርቦን የበለፀጉ ምርቶች በምላሹ ከሚፈጀው ኃይል 80% እንደሚይዙ ደርሰውበታል - ባልተሸፈነው መያዣ ውስጥ ከ60% በላይ።
“ይህ የሳንድዊች ሽፋን ከሁለቱም ዓለማት ምርጡን ይሰጣል፤ ከፍተኛ የምርት ምርጫ እና ከፍተኛ እንቅስቃሴ” ብለዋል ቤል። ባለ ሁለት ሽፋን ወለል ለካርቦን የበለጸጉ ምርቶች ጥሩ ብቻ ሳይሆን በተመሳሳይ ጊዜ ጠንካራ ጅረት ይፈጥራል፣ ይህም የእንቅስቃሴ መጨመርን ያሳያል።
ተመራማሪዎቹ የተሻሻለው ምላሽ የተገኘው በቀጥታ በመዳብ አናት ላይ ባለው ሽፋን ውስጥ በተከማቸው ከፍተኛ የካርቦን ዳይኦክሳይድ ክምችት ምክንያት እንደሆነ ደምድመዋል። በተጨማሪም፣ በሁለቱ አዮኖመሮች መካከል ባለው ክልል ውስጥ የሚከማቹ አሉታዊ ኃይል ያላቸው ሞለኪውሎች ዝቅተኛ የአካባቢ አሲድነት ያስገኛሉ። ይህ ጥምረት የአዮኖመር ፊልሞች በሌሉበት ጊዜ የሚከሰቱትን የክምችት ልዩነቶችን ያካክሳል።
ተመራማሪዎቹ የ CO2 እና pH ለመጨመር እንደ ሌላ ዘዴ ionomer ፊልም የማይፈልግ ቀደም ሲል የተረጋገጠ ቴክኖሎጂን ተጠቅመዋል፡- pulsed voltage። ተመራማሪዎቹ ባለ ሁለት ሽፋን ionomer ሽፋን ላይ pulsed voltageን በመተግበር፣ ተመራማሪዎቹ ከማይሸፈን መዳብ እና ከስታቲክ ቮልቴጅ ጋር ሲነፃፀሩ በካርቦን የበለፀጉ ምርቶች ላይ 250% ጭማሪ አሳይተዋል።
ምንም እንኳን አንዳንድ ተመራማሪዎች ሥራቸውን አዳዲስ ካታሊስቶችን በማልማት ላይ ቢያተኩሩም፣ ካታሊስቱን ማግኘት የአሠራር ሁኔታዎችን ግምት ውስጥ አያስገባም። በካታሊስተሩ ወለል ላይ ያለውን አካባቢ መቆጣጠር አዲስና የተለየ ዘዴ ነው።
“ሙሉ በሙሉ አዲስ የሆነ ካታሊስት አላመጣንም፤ ነገር ግን ስለ ምላሽ ሰጪ ኪነቲክስ ያለንን ግንዛቤ ተጠቅመን ይህንን እውቀት ተጠቅመን የካታሊስት ጣቢያውን አካባቢ እንዴት መቀየር እንደምንችል እንድናስብ ለመምራት ተጠቅመንበታል” ሲሉ ከፍተኛ መሐንዲስ የሆኑት አዳም ዌበር ተናግረዋል። በበርክሌይ ላቦራቶሪዎች በኢነርጂ ቴክኖሎጂ መስክ የተሰማሩ ሳይንቲስቶች እና የጥናቶች ተባባሪ ደራሲ ናቸው።
ቀጣዩ እርምጃ የተሸፈኑ ማነቃቂያዎችን ማምረት ማስፋፋት ነው። የበርክሌይ ላብ ቡድን የመጀመሪያ ሙከራዎች ለንግድ አፕሊኬሽኖች ከሚያስፈልጉት ትላልቅ ቦታዎች ቀዳዳ ካላቸው መዋቅሮች በጣም ቀላል የሆኑ ትናንሽ ጠፍጣፋ ሞዴል ስርዓቶችን ያካትታሉ። “በጠፍጣፋ መሬት ላይ ሽፋን መቀባት አስቸጋሪ አይደለም። ነገር ግን የንግድ ዘዴዎች ትናንሽ የመዳብ ኳሶችን መቀባትን ሊያካትቱ ይችላሉ” ሲል ቤል ተናግሯል። ሁለተኛ የሽፋን ንብርብር መጨመር ፈታኝ ይሆናል። አንዱ አማራጭ ሁለቱን ሽፋኖች በአንድ ማሟሟት እና በአንድ ላይ ማስቀመጥ እና ማሟሟቱ ሲተን እንዲለያዩ ተስፋ ማድረግ ነው። ባይተነፍሱስ? ቤል “ብልጥ መሆን ብቻ ነው የሚያስፈልገን።” ኪም ሲ፣ ቡይ ጄሲ፣ ሉኦ ኤክስ እና ሌሎችን ይመልከቱ። በመዳብ ላይ ባለ ሁለት ሽፋን ionኦመር ሽፋን በመጠቀም የካርቦን ዳይኦክሳይድን ወደ ባለብዙ ካርቦን ምርቶች ኤሌክትሮ-መቀነስ የሚያስችል ብጁ ማነቃቂያ ማይክሮኢነሪንግ። ናት ኢነርጂ። 2021፤6(11):1026-1034. doi:10.1038/s41560-021-00920-8
ይህ ጽሑፍ ከሚከተለው ጽሑፍ የተወሰደ ነው። ማሳሰቢያ፡- ጽሑፉ ለርዝመቱ እና ለይዘቱ ተስተካክሎ ሊሆን ይችላል። ለተጨማሪ መረጃ እባክዎን የተጠቀሰውን ምንጭ ያነጋግሩ።