Գիտնականները լազերային տեխնոլոգիա են մշակել, որը կարող է ապագայում ճանապարհներ բացել մաքուր վառելիքի և էներգիայի տեխնոլոգիաների համար:
Մեզ շտապ անհրաժեշտ են էկոլոգիապես մաքուր և կայուն ուղիներ՝ փոխարինելու հանածո վառելիքը, նավթը և բնական գազը: Ածխածնի երկօքսիդը (CO2) առատ թափոն է, որն արտադրվում է հանածո վառելիքի վրա հիմնված բոլոր գործողությունների և աղբյուրների միջոցով: Մոտ 35 միլիարդ տոննա ածխաթթու գազ է արտանետվում մեր մեջ մոլորակի մթնոլորտը ամեն տարի որպես թափոններ էլեկտրաէներգիա արտադրող էլեկտրակայաններից, տրանսպորտային միջոցներից և արդյունաբերական կառույցներից ամբողջ աշխարհում: Գլոբալ կլիմայի վրա CO2-ի ազդեցությունը մեղմելու համար այս վատնված CO2-ը կարող է ավելի շուտ վերածվել օգտագործելի 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
***
