लेझर तंत्रज्ञानातील प्रगती स्वच्छ इंधन आणि उर्जेसाठी नवीन दृश्ये उघडते

शास्त्रज्ञांनी लेझर तंत्रज्ञान विकसित केले आहे जे भविष्यात स्वच्छ इंधन आणि ऊर्जा तंत्रज्ञानासाठी मार्ग उघडू शकते.

आम्हाला जीवाश्म इंधन, तेल आणि नैसर्गिक वायू बदलण्यासाठी पर्यावरणपूरक आणि टिकाऊ मार्गांची तातडीने गरज आहे. कार्बन डाय ऑक्साईड (CO2) हे जीवाश्म इंधनावर अवलंबून असलेल्या सर्व क्रियाकलाप आणि स्त्रोतांद्वारे तयार केलेले मुबलक कचरा उत्पादन आहे. सुमारे 35 अब्ज मेट्रिक टन कार्बन डायऑक्साइड आपल्यामध्ये सोडला जातो ग्रहांचे जगभरातील वीजनिर्मिती करणारे पॉवर प्लांट, वाहने आणि औद्योगिक सेटअपमधून दरवर्षी कचरा उत्पादन म्हणून वातावरण. जागतिक हवामानावरील CO2 चे परिणाम कमी करण्यासाठी, हे वाया जाणारे CO2 वापरण्यायोग्य मध्ये बदलले जाऊ शकते. ऊर्जा जसे कार्बन मोनॉक्साईड आणि उर्जा-विपुल स्रोत. उदाहरणार्थ, पाण्याशी विक्रिया केल्याने CO2 ऊर्जा समृद्ध हायड्रोजन वायू तयार करतो, जेव्हा हायड्रोजनवर प्रतिक्रिया दिली जाते तेव्हा ते हायड्रोकार्बन्स किंवा अल्कोहोल सारखी उपयुक्त रसायने तयार करते. अशी उत्पादने विविध कारणांसाठी वापरली जाऊ शकतात आणि ती देखील जागतिक औद्योगिक स्तरावर.

इलेक्ट्रोकॅटलिस्ट हे उत्प्रेरक असतात जे इलेक्ट्रोकेमिकल अभिक्रियांमध्ये भाग घेतात - जेव्हा रासायनिक प्रतिक्रिया होत असते परंतु विद्युत शक्ती देखील सामील असते. उदाहरणार्थ, योग्य उत्प्रेरक हायड्रोजन आणि ऑक्सिजनची विक्रिया करून नियंत्रित पद्धतीने पाणी तयार करण्यास मदत करू शकतो, अन्यथा ते दोन वायूंचे यादृच्छिक मिश्रण असेल. किंवा हायड्रोजन आणि ऑक्सिजन जाळून वीज निर्मिती देखील. इलेक्ट्रोकॅटलिस्ट रासायनिक अभिक्रियेचा दर सुधारतात किंवा वाढवतात. CO2 च्या संदर्भात, इच्छेनुसार CO2 कमी करून कार्यक्षमता 'स्टेप-चेंज' साध्य करण्याच्या दृष्टीने इलेक्ट्रोकॅटलिस्ट्स प्रासंगिक आणि आशादायक म्हणून पाहिले जातात.

दुर्दैवाने, हे इलेक्ट्रोकॅटलिस्ट कसे कार्य करतात याची अचूक यंत्रणा पूर्णपणे समजलेली नाही आणि सोल्युशनमधील निष्क्रिय रेणूंच्या "आवाज" सह अल्पकालीन मध्यवर्ती रेणूंच्या थरांमध्ये फरक करणे हे एक महत्त्वपूर्ण आव्हान आहे. यंत्रणेची ही मर्यादित समज इलेक्ट्रोकॅटलिस्टच्या डिझाइनमधील कोणत्याही संभाव्य बदलामध्ये अडचणी निर्माण करते.

लिव्हरपूल युनिव्हर्सिटी यूकेच्या शास्त्रज्ञांनी प्रात्यक्षिक करून दाखवले आहे लेसरमध्ये प्रकाशित केलेल्या त्यांच्या अभ्यासात इन-सीटू कार्बन डायऑक्साइडचे इलेक्ट्रोकेमिकल कमी करण्यासाठी आधारित स्पेक्ट्रोस्कोपी तंत्र निसर्ग उत्प्रेरक. त्यांनी उत्प्रेरक (Mn(bpy)(CO)3Br) चा शोध घेण्यासाठी इलेक्ट्रोकेमिकल प्रयोगांसह प्रथमच व्हायब्रेशनल सम-फ्रिक्वेंसी जनरेशन किंवा व्हीएसएफजी स्पेक्ट्रोस्कोपी वापरली ज्याला एक आशादायक CO2 कमी करणारे इलेक्ट्रोकॅटलिस्ट म्हणून पाहिले जाते. प्रतिक्रियेच्या उत्प्रेरक चक्रात अत्यंत कमी अंतरासाठी उपस्थित असलेल्या महत्त्वपूर्ण मध्यस्थांचे वर्तन प्रथमच दिसून आले. व्हीएसएफजी तंत्रज्ञान उत्प्रेरक चक्रात अगदी अल्पायुषी प्रजातींचे वर्तन आणि हालचालींचे अनुसरण करणे शक्य करते आणि म्हणूनच आम्हाला इलेक्ट्रोकॅटलिस्ट कसे कार्य करतात हे समजण्यास मदत करते. तर, रासायनिक अभिक्रियामध्ये इलेक्ट्रोकॅटलिस्ट कसे कार्य करतात याचे अचूक वर्तन समजले जाते.

हा अभ्यास काही जटिल रासायनिक मार्गांमध्ये अंतर्दृष्टी प्रदान करतो आणि आम्हाला इलेक्ट्रोकॅटलिस्टसाठी नवीन डिझाइन तयार करण्यास अनुमती देतो. संशोधक आधीच या तंत्राची संवेदनशीलता कशी सुधारता येईल यावर तपास करत आहेत आणि चांगले सिग्नल ते आवाज गुणोत्तरासाठी नवीन शोध प्रणाली विकसित करत आहेत. हा दृष्टिकोन कार्यक्षमतेसाठी मार्ग उघडण्यास मदत करू शकतो स्वच्छ इंधन आणि यासाठी अधिक क्षमता मिळवा स्वच्छ ऊर्जा. अशा प्रक्रियेला अखेरीस व्यावसायिक स्तरावर अधिक कार्यक्षमता प्राप्त करण्यासाठी औद्योगिकदृष्ट्या वाढवणे आवश्यक आहे. जीवाश्म इंधन बर्निंग प्लांट्समधून उत्पादित CO2 मोठ्या प्रमाणात हाताळण्यासाठी औद्योगिक प्रगती आवश्यक आहे.

***

स्त्रोत

नेरी जी आणि इतर. 2018. पृथ्वी-विपुल उत्प्रेरकाद्वारे कार्बन डायऑक्साइड कमी करताना इलेक्ट्रोडच्या पृष्ठभागावर उत्प्रेरक मध्यवर्ती शोधणे. निसर्ग उत्प्रेरक. https://doi.org/10.17638/datacat.liverpool.ac.uk/533

***