విస్తృతంగా పంపిణీ చేయబడిన నేల ఖనిజం, α-ఐరన్-(III) ఆక్సిహైడ్రాక్సైడ్, కార్బన్ డయాక్సైడ్‌ను ఫార్మిక్ ఆమ్లంగా ఫోటోరేడక్షన్ చేయడానికి పునర్వినియోగపరచదగిన ఉత్ప్రేరకంగా కనుగొనబడింది. క్రెడిట్: ప్రొఫెసర్ కజుహికో మైడా
వాతావరణంలో పెరుగుతున్న CO2 స్థాయిలను ఎదుర్కోవడానికి CO2 ను ఫార్మిక్ యాసిడ్ (HCOOH) వంటి రవాణా చేయగల ఇంధనాలకు ఫోటోరెడక్షన్ చేయడం మంచి మార్గం. ఈ పనిలో సహాయపడటానికి, టోక్యో ఇన్స్టిట్యూట్ ఆఫ్ టెక్నాలజీలోని ఒక పరిశోధనా బృందం సులభంగా లభించే ఇనుము ఆధారిత ఖనిజాన్ని ఎంచుకుని, దానిని అల్యూమినా మద్దతుపై లోడ్ చేసి, CO2 ను HCOOH గా సమర్థవంతంగా మార్చగల ఉత్ప్రేరకాన్ని అభివృద్ధి చేసింది, ఇది దాదాపు 90% ఎంపిక!
ఎలక్ట్రిక్ వాహనాలు చాలా మందికి ఆకర్షణీయమైన ఎంపిక, మరియు వాటికి కార్బన్ ఉద్గారాలు లేకపోవడం ఒక ముఖ్యమైన కారణం. అయితే, చాలా మందికి ఒక పెద్ద ప్రతికూలత ఏమిటంటే, వాటి పరిధి లేకపోవడం మరియు ఎక్కువ ఛార్జింగ్ సమయాలు. ఇక్కడే గ్యాసోలిన్ వంటి ద్రవ ఇంధనాలు పెద్ద ప్రయోజనాన్ని కలిగి ఉంటాయి. వాటి అధిక శక్తి సాంద్రత అంటే సుదూర పరిధులు మరియు శీఘ్ర ఇంధనం నింపడం.
గ్యాసోలిన్ లేదా డీజిల్ నుండి వేరే ద్రవ ఇంధనానికి మారడం వలన ద్రవ ఇంధనాల ప్రయోజనాలను నిలుపుకుంటూ కార్బన్ ఉద్గారాలను తొలగించవచ్చు. ఉదాహరణకు, ఇంధన కణంలో, ఫార్మిక్ ఆమ్లం నీరు మరియు కార్బన్ డయాక్సైడ్‌ను విడుదల చేస్తూ ఇంజిన్‌కు శక్తినివ్వగలదు. అయితే, వాతావరణ CO2ని HCOOHకి తగ్గించడం ద్వారా ఫార్మిక్ ఆమ్లం ఉత్పత్తి చేయబడితే, అప్పుడు నికర ఉత్పత్తి నీరు మాత్రమే.
మన వాతావరణంలో పెరుగుతున్న కార్బన్ డయాక్సైడ్ స్థాయిలు మరియు గ్లోబల్ వార్మింగ్‌కు వాటి సహకారం ఇప్పుడు సాధారణ వార్తలు. పరిశోధకులు ఈ సమస్యకు వివిధ విధానాలతో ప్రయోగాలు చేస్తున్నప్పుడు, ఒక ప్రభావవంతమైన పరిష్కారం ఉద్భవించింది - వాతావరణంలోని అదనపు కార్బన్ డయాక్సైడ్‌ను శక్తి-సమృద్ధ రసాయనాలుగా మార్చడం.
సూర్యకాంతిలో CO2 యొక్క ఫోటోరిడక్షన్ ద్వారా ఫార్మిక్ యాసిడ్ (HCOOH) వంటి ఇంధనాల ఉత్పత్తి ఇటీవల చాలా దృష్టిని ఆకర్షించింది ఎందుకంటే ఈ ప్రక్రియకు రెట్టింపు ప్రయోజనం ఉంది: ఇది అదనపు CO2 ఉద్గారాలను తగ్గిస్తుంది మరియు ప్రస్తుతం మనం ఎదుర్కొంటున్న శక్తిని తగ్గించడంలో కూడా సహాయపడుతుంది. కొరత. అధిక శక్తి సాంద్రత కలిగిన హైడ్రోజన్‌కు అద్భుతమైన క్యారియర్‌గా, HCOOH దహనం ద్వారా శక్తిని అందించగలదు, అదే సమయంలో నీటిని ఉప ఉత్పత్తిగా మాత్రమే విడుదల చేస్తుంది.
ఈ లాభదాయకమైన పరిష్కారాన్ని వాస్తవంగా మార్చడానికి, శాస్త్రవేత్తలు సూర్యకాంతి సహాయంతో కార్బన్ డయాక్సైడ్‌ను తగ్గించే ఫోటోక్యాటలిటిక్ వ్యవస్థలను అభివృద్ధి చేశారు. ఈ వ్యవస్థలో కాంతి-శోషక ఉపరితలం (అంటే, ఫోటోసెన్సిటైజర్) మరియు CO2 ను HCOOH కు తగ్గించడానికి అవసరమైన బహుళ ఎలక్ట్రాన్ బదిలీని అనుమతించే ఉత్ప్రేరకం ఉంటాయి. ఆ విధంగా తగిన మరియు సమర్థవంతమైన ఉత్ప్రేరకాలను వెతకడం ప్రారంభించారు!
సాధారణంగా ఉపయోగించే సమ్మేళన ఇన్ఫోగ్రాఫిక్స్ ఉపయోగించి కార్బన్ డయాక్సైడ్ యొక్క ఫోటోకాటలిటిక్ తగ్గింపు. క్రెడిట్: ప్రొఫెసర్ కజుహికో మైడా
వాటి సామర్థ్యం మరియు సంభావ్య పునర్వినియోగ సామర్థ్యం కారణంగా, ఘన ఉత్ప్రేరకాలు ఈ పనికి ఉత్తమ అభ్యర్థులుగా పరిగణించబడతాయి మరియు సంవత్సరాలుగా, అనేక కోబాల్ట్, మాంగనీస్, నికెల్ మరియు ఇనుము ఆధారిత లోహ-సేంద్రీయ చట్రాల (MOFలు) ఉత్ప్రేరక సామర్థ్యాలు అన్వేషించబడ్డాయి, వాటిలో రెండోది ఇతర లోహాల కంటే కొన్ని ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది. అయితే, ఇప్పటివరకు నివేదించబడిన చాలా ఇనుము ఆధారిత ఉత్ప్రేరకాలు HCOOH కాకుండా ప్రధాన ఉత్పత్తిగా కార్బన్ మోనాక్సైడ్‌ను మాత్రమే ఉత్పత్తి చేస్తాయి.
అయితే, ఈ సమస్యను టోక్యో ఇన్స్టిట్యూట్ ఆఫ్ టెక్నాలజీ (టోక్యో టెక్) పరిశోధకుల బృందం ప్రొఫెసర్ కజుహికో మైడా నేతృత్వంలో త్వరగా పరిష్కరించింది. రసాయన జర్నల్ ఆంజెవాండే కెమీలో ఇటీవల ప్రచురించబడిన ఒక అధ్యయనంలో, ఈ బృందం α-ఐరన్(III) ఆక్సిహైడ్రాక్సైడ్ (α-FeO​​OH; జియోథైట్) ఉపయోగించి అల్యూమినా (Al2O3)-మద్దతు గల ఇనుము ఆధారిత ఉత్ప్రేరకాన్ని ప్రదర్శించింది. నవల α-FeO​​OH/Al2O3 ఉత్ప్రేరకం అద్భుతమైన CO2 నుండి HCOOH మార్పిడి పనితీరును మరియు అద్భుతమైన పునర్వినియోగ సామర్థ్యాన్ని ప్రదర్శిస్తుంది. వారి ఉత్ప్రేరక ఎంపిక గురించి అడిగినప్పుడు, ప్రొఫెసర్ మైడా ఇలా అన్నారు: “CO2 ఫోటోరిడక్షన్ సిస్టమ్‌లలో ఉత్ప్రేరకాలుగా మరింత సమృద్ధిగా ఉన్న మూలకాలను అన్వేషించాలనుకుంటున్నాము. మనకు చురుకైన, పునర్వినియోగపరచదగిన, విషపూరితం కాని మరియు చవకైన ఘన ఉత్ప్రేరకం అవసరం. అందుకే మేము మా ప్రయోగాల కోసం గోథైట్ వంటి విస్తృతంగా పంపిణీ చేయబడిన నేల ఖనిజాలను ఎంచుకున్నాము.”
ఆ బృందం వారి ఉత్ప్రేరకాన్ని సంశ్లేషణ చేయడానికి ఒక సరళమైన ఇంప్రెగ్నేషన్ పద్ధతిని ఉపయోగించింది. తరువాత వారు రుథేనియం-ఆధారిత (Ru) ఫోటోసెన్సిటైజర్, ఎలక్ట్రాన్ దాత మరియు 400 నానోమీటర్ల కంటే ఎక్కువ తరంగదైర్ఘ్యాలు కలిగిన దృశ్య కాంతి సమక్షంలో గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఫోటోకాటలిటికల్‌గా CO2ని తగ్గించడానికి ఇనుము-మద్దతు గల Al2O3 పదార్థాలను ఉపయోగించారు.
ఫలితాలు చాలా ప్రోత్సాహకరంగా ఉన్నాయి. ప్రధాన ఉత్పత్తి HCOOH కోసం వారి వ్యవస్థ యొక్క ఎంపిక 80–90%, 4.3% క్వాంటం దిగుబడితో (వ్యవస్థ సామర్థ్యాన్ని సూచిస్తుంది).
ఈ అధ్యయనం సమర్థవంతమైన ఫోటోసెన్సిటైజర్‌తో జత చేసినప్పుడు HCOOH ను ఉత్పత్తి చేయగల మొట్టమొదటి ఇనుము ఆధారిత ఘన ఉత్ప్రేరకాన్ని అందిస్తుంది. ఇది సరైన మద్దతు పదార్థం (Al2O3) యొక్క ప్రాముఖ్యతను మరియు ఫోటోకెమికల్ తగ్గింపు ప్రతిచర్యపై దాని ప్రభావాన్ని కూడా చర్చిస్తుంది.
"ఈ పరిశోధన నుండి వచ్చిన అంతర్దృష్టులు కార్బన్ డయాక్సైడ్‌ను ఇతర ఉపయోగకరమైన రసాయనాలకు ఫోటోరేడక్షన్ చేయడానికి కొత్త నోబుల్ మెటల్-రహిత ఉత్ప్రేరకాలను అభివృద్ధి చేయడంలో సహాయపడతాయి." గ్రీన్ ఎనర్జీ ఎకానమీకి మార్గం సంక్లిష్టంగా లేదని మా పరిశోధన చూపిస్తుంది. సాధారణ ఉత్ప్రేరక తయారీ పద్ధతులు కూడా గొప్ప ఫలితాలను ఇవ్వగలవు మరియు అల్యూమినా వంటి సమ్మేళనాల ద్వారా మద్దతు ఇవ్వబడితే, భూమిలో సమృద్ధిగా ఉండే సమ్మేళనాలను CO2 తగ్గింపుకు ఎంపిక ఉత్ప్రేరకంగా ఉపయోగించవచ్చని అందరికీ తెలుసు, "అని ప్రొఫెసర్ మైదా ముగించారు.
ప్రస్తావనలు: "అలుమినా-సపోర్టెడ్ ఆల్ఫా-ఐరన్ (III) ఆక్సిహైడ్రాక్సైడ్ రీసైకిల్ చేయదగిన ఘన ఉత్ప్రేరకంగా CO2 ఫోటోరిడక్షన్ అండర్ విజిబుల్ లైట్" ద్వారా Daehyeon An, Dr. Shunta Nishioka, Dr. Shuhei Yasuda, Dr. Tomoki Kanazawa, Dr. Yoshinobuf, Dr. Yoshinobuf ప్రొ. షున్సుకే నోజావా, ప్రొ. కజుహికో మేడా, 12 మే 2022, అంగేవాండ్టే కెమీ.డిఓఐ: 10.1002 / అని.202204948
"అక్కడే గ్యాసోలిన్ వంటి ద్రవ ఇంధనాలు పెద్ద ప్రయోజనాన్ని కలిగి ఉంటాయి. వాటి అధిక శక్తి సాంద్రత అంటే సుదూర పరిధులు మరియు త్వరగా ఇంధనం నింపడం."
కొన్ని సంఖ్యల గురించి ఎలా? ఫార్మిక్ ఆమ్లం యొక్క శక్తి సాంద్రత గ్యాసోలిన్‌తో ఎలా పోలుస్తుంది? రసాయన సూత్రంలో ఒకే ఒక కార్బన్ అణువుతో, అది గ్యాసోలిన్‌కు దగ్గరగా కూడా వస్తుందని నేను అనుమానిస్తున్నాను.
దానికి తోడు, వాసన చాలా విషపూరితమైనది మరియు యాసిడ్‌గా, ఇది గ్యాసోలిన్ కంటే ఎక్కువ తినివేయు గుణం కలిగి ఉంటుంది. ఇవి పరిష్కరించలేని ఇంజనీరింగ్ సమస్యలు కావు, కానీ ఫార్మిక్ యాసిడ్ పరిధిని పెంచడంలో మరియు బ్యాటరీ ఇంధనం నింపే సమయాన్ని తగ్గించడంలో గణనీయమైన ప్రయోజనాలను అందించకపోతే, అది బహుశా శ్రమకు విలువైనది కాదు.
వారు నేల నుండి గోథైట్‌ను తీయాలని ప్లాన్ చేస్తే, అది శక్తి-ఇంటెన్సివ్ మైనింగ్ ఆపరేషన్ అవుతుంది మరియు పర్యావరణానికి హాని కలిగించే అవకాశం ఉంది.
నేలలో గోథైట్ చాలా ఉందని వారు ప్రస్తావించవచ్చు ఎందుకంటే అవసరమైన ముడి పదార్థాలను పొందడానికి మరియు గోథైట్‌ను సంశ్లేషణ చేయడానికి వాటిని ప్రతిస్పందించడానికి ఎక్కువ శక్తి అవసరమని నేను అనుమానిస్తున్నాను.
ఈ ప్రక్రియ యొక్క మొత్తం జీవిత చక్రాన్ని పరిశీలించి, ప్రతిదానికీ శక్తి ఖర్చును లెక్కించడం అవసరం. NASA ఉచిత ప్రయోగం లాంటిదేమీ కనుగొనలేదు. ఇతరులు దీనిని గుర్తుంచుకోవాలి.
సైటెక్‌డైలీ: 1998 నుండి అత్యుత్తమ టెక్ వార్తలకు నిలయం. ఇమెయిల్ లేదా సోషల్ మీడియా ద్వారా తాజా టెక్ వార్తలతో తాజాగా ఉండండి.
బార్బెక్యూ యొక్క పొగ మరియు మత్తు కలిగించే రుచుల గురించి ఆలోచిస్తేనే చాలా మందికి లాలాజలం వస్తుంది. వేసవి వచ్చేసింది, మరియు చాలా మందికి…