Լազերային տեխնոլոգիայի առաջընթացը նոր տեսարաններ է բացում ավելի մաքուր վառելիքի և էներգիայի համար

Գիտնականները լազերային տեխնոլոգիա են մշակել, որը կարող է ապագայում ճանապարհներ բացել մաքուր վառելիքի և էներգիայի տեխնոլոգիաների համար:

We urgently need environment friendly and sustainable ways to replace fossil fuels, oil and natural gas. Carbon dioxide (CO2) is an abundant waste product produced by all activities and sources which rely on fossil fuels. About 35 billion metric tons of Carbon dioxide is released into our մոլորակի atmosphere annually as a waste product from electricity generating power plants, vehicles and industrial setups across the globe. To mitigate the effects of CO2 on global climate, this wasted CO2 could rather be converted into usable էներգիա ինչպես ածխածնի երկօքսիդը և էներգիայով հարուստ այլ աղբյուրներ: Օրինակ՝ ջրի հետ արձագանքելով CO2-ն արտադրում է էներգիայով հարուստ ջրածնային գազ, ջրածնի հետ արձագանքելիս՝ այն արտադրում է օգտակար քիմիական նյութեր, ինչպիսիք են ածխաջրածինները կամ ալկոհոլը: Նման արտադրանքը կարող է օգտագործվել տարբեր նպատակների համար, և դա նույնպես համաշխարհային արդյունաբերական մասշտաբով:

Էլեկտրոկատալիզատորները կատալիզատորներ են, որոնք մասնակցում են էլեկտրաքիմիական ռեակցիաներին, երբ տեղի է ունենում քիմիական ռեակցիա, բայց ներգրավված է նաև էլեկտրական էներգիան: Օրինակ, ճիշտ կատալիզատորը կարող է օգնել ջրածնի և թթվածնի արձագանքմանը վերահսկվող եղանակով ջուր ստանալու համար, հակառակ դեպքում դա կլինի ուղղակի երկու գազերի պատահական խառնուրդ: Կամ նույնիսկ էլեկտրաէներգիա արտադրել՝ այրելով ջրածինը և թթվածինը։ Էլեկտրական կատալիզատորները փոփոխում կամ մեծացնում են քիմիական ռեակցիաների արագությունը՝ առանց իրենց սպառվելու ռեակցիայի մեջ: CO2-ի համատեքստում էլեկտրակատալիզատորները դիտվում են որպես համապատասխան և խոստումնալից՝ ըստ ցանկության CO2-ի նվազեցման արդյունավետության «քայլ փոփոխության» հասնելու տեսանկյունից:

Ցավոք, այս էլեկտրակատալիզատորների աշխատանքի ճշգրիտ մեխանիզմը լիովին հասկանալի չէ, և լուծույթում ոչ ակտիվ մոլեկուլների «աղմուկից» կարճատև միջանկյալ մոլեկուլների շերտերը տարբերելը մնում է էական մարտահրավեր: Մեխանիզմի այս սահմանափակ ըմբռնումը դժվարություններ է առաջացնում էլեկտրակատալիզատորների նախագծման ցանկացած հնարավոր փոփոխության հարցում:

Մեծ Բրիտանիայի Լիվերպուլի համալսարանի գիտնականները ցույց են տվել ա լազերային- հիմնված սպեկտրոսկոպիայի տեխնիկան՝ տեղում ածխաթթու գազի էլեկտրաքիմիական նվազեցման համար իրենց ուսումնասիրության մեջ, որը հրապարակվել է Բնության կատալիզացում. Նրանք առաջին անգամ օգտագործեցին Վիբրացիոն գումարի հաճախականության գեներացիա կամ VSFG սպեկտրոսկոպիա՝ էլեկտրաքիմիական փորձերի հետ մեկտեղ՝ կատալիզատորի հետազոտման համար (Mn(bpy)(CO)3Br), որը համարվում է խոստումնալից CO2-ի նվազեցման էլեկտրակատալիզատոր: Առաջին անգամ նկատվել է կարևոր միջնորդների վարքագիծը, որոնք առկա են ռեակցիայի կատալիտիկ ցիկլում շատ կարճ ընդմիջումով: VSFG տեխնոլոգիան հնարավորություն է տալիս հետևել նույնիսկ չափազանց կարճատև տեսակների վարքին և շարժմանը կատալիտիկ ցիկլի մեջ և, հետևաբար, օգնում է մեզ հասկանալ, թե ինչպես են գործում էլեկտրակատալիզատորները: Այսպիսով, հասկանալի է ճշգրիտ վարքագիծը, թե ինչպես են էլեկտրակատալիզատորները գործում քիմիական ռեակցիայի ժամանակ:

Այս ուսումնասիրությունը պատկերացումներ է տալիս որոշ բարդ քիմիական ուղիների մասին և կարող է թույլ տալ մեզ ստեղծել նոր նմուշներ էլեկտրակատալիզատորների համար: Հետազոտողները արդեն ուսումնասիրում են, թե ինչպես բարելավել այս տեխնիկայի զգայունությունը և մշակում են հայտնաբերման նոր համակարգ՝ ազդանշանի և աղմուկի ավելի լավ հարաբերակցության համար: Այս մոտեցումը կարող է օգնել ճանապարհներ բացել արդյունավետության համար մաքուր վառելիք և հավաքել ավելի շատ ներուժ մաքուր էներգիայի. Նման գործընթացն ի վերջո պետք է արդյունաբերական մասշտաբի ընդլայնվի՝ առևտրային մակարդակում ավելի արդյունավետության հասնելու համար: Հանածո վառելիքի այրման կայաններից արտադրվող CO2-ի մեծ ծավալների հետ աշխատելը կպահանջի արդյունաբերական առաջընթաց:

***

{Դուք կարող եք կարդալ հետազոտական ​​հոդվածի բնօրինակը` սեղմելով ներքևում նշված DOI հղումը` մեջբերված աղբյուրների ցանկում:}

Աղբյուրը (ներ)

Neri G et al. 2018. Էլեկտրոդի մակերևույթի վրա կատալիտիկ միջանկյալ նյութերի հայտնաբերում ածխածնի երկօքսիդի կրճատման ժամանակ երկրագնդի առատ կատալիզատորի միջոցով: Բնության կատալիզացում. https://doi.org/10.17638/datacat.liverpool.ac.uk/533

***