విస్తృతంగా లభించే మట్టి ఖనిజమైన α-ఐరన్-(III) ఆక్సీహైడ్రాక్సైడ్, కార్బన్ డయాక్సైడ్‌ను ఫార్మిక్ ఆమ్లంగా మార్చే ఫోటోరిడక్షన్ ప్రక్రియకు పునర్వినియోగించదగిన ఉత్ప్రేరకంగా పనిచేస్తుందని కనుగొనబడింది. క్రెడిట్: ప్రొఫెసర్ కజుహికో మాడా
వాతావరణంలో పెరుగుతున్న కార్బన్ డయాక్సైడ్ (CO2) స్థాయిలను ఎదుర్కోవడానికి, దానిని ఫార్మిక్ ఆమ్లం (HCOOH) వంటి రవాణా చేయదగిన ఇంధనాలుగా కాంతి క్షయకరణం చేయడం ఒక మంచి మార్గం. ఈ పనిలో సహాయపడటానికి, టోక్యో ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఆఫ్ టెక్నాలజీలోని ఒక పరిశోధన బృందం, సులభంగా లభించే ఇనుము ఆధారిత ఖనిజాన్ని ఎంచుకుని, దానిని అల్యూమినా ఆధారంపై అమర్చి, CO2ను సుమారు 90% ఎంపిక సామర్థ్యంతో HCOOHగా సమర్థవంతంగా మార్చగల ఉత్ప్రేరకాన్ని అభివృద్ధి చేసింది!
విద్యుత్ వాహనాలు చాలా మందికి ఆకర్షణీయమైన ఎంపికగా ఉన్నాయి, దీనికి ముఖ్య కారణం వాటి నుండి కార్బన్ ఉద్గారాలు వెలువడకపోవడం. అయితే, చాలా మందికి వాటి తక్కువ ప్రయాణ పరిధి మరియు ఎక్కువ ఛార్జింగ్ సమయం ఒక పెద్ద ప్రతికూలతగా ఉన్నాయి. ఇక్కడే గ్యాసోలిన్ వంటి ద్రవ ఇంధనాలకు పెద్ద ప్రయోజనం ఉంది. వాటి అధిక శక్తి సాంద్రత వలన ఎక్కువ దూరం ప్రయాణించగలగడం మరియు త్వరగా ఇంధనం నింపుకోగలగడం సాధ్యమవుతుంది.
గ్యాసోలిన్ లేదా డీజిల్ నుండి వేరొక ద్రవ ఇంధనానికి మారడం వల్ల, ద్రవ ఇంధనాల ప్రయోజనాలను నిలుపుకుంటూనే కార్బన్ ఉద్గారాలను తొలగించవచ్చు. ఉదాహరణకు, ఒక ఫ్యూయల్ సెల్‌లో, ఫార్మిక్ ఆమ్లం నీరు మరియు కార్బన్ డయాక్సైడ్‌ను విడుదల చేస్తూనే ఒక ఇంజిన్‌కు శక్తినివ్వగలదు. అయితే, వాతావరణంలోని CO2ను HCOOHగా క్షయీకరణం చేయడం ద్వారా ఫార్మిక్ ఆమ్లం ఉత్పత్తి అయితే, అప్పుడు నికరంగా వెలువడేది కేవలం నీరు మాత్రమే.
మన వాతావరణంలో పెరుగుతున్న కార్బన్ డయాక్సైడ్ స్థాయిలు మరియు భూతాపం పట్ల వాటి ప్రభావం ఇప్పుడు సర్వసాధారణ వార్తలుగా మారాయి. పరిశోధకులు ఈ సమస్యకు వివిధ పరిష్కార మార్గాలతో ప్రయోగాలు చేస్తున్నప్పుడు, వాతావరణంలోని అదనపు కార్బన్ డయాక్సైడ్‌ను శక్తివంతమైన రసాయనాలుగా మార్చడం అనే ఒక సమర్థవంతమైన పరిష్కారం ఆవిర్భవించింది.
సూర్యరశ్మిలో CO2 యొక్క ఫోటోరిడక్షన్ ద్వారా ఫార్మిక్ ఆమ్లం (HCOOH) వంటి ఇంధనాల ఉత్పత్తి ఇటీవల చాలా దృష్టిని ఆకర్షించింది, ఎందుకంటే ఈ ప్రక్రియకు రెండు ప్రయోజనాలు ఉన్నాయి: ఇది అదనపు CO2 ఉద్గారాలను తగ్గిస్తుంది మరియు మనం ప్రస్తుతం ఎదుర్కొంటున్న ఇంధన కొరతను తగ్గించడంలో కూడా సహాయపడుతుంది. అధిక శక్తి సాంద్రత కలిగిన హైడ్రోజన్‌కు ఒక అద్భుతమైన వాహకంగా, HCOOH దహనం ద్వారా శక్తిని అందిస్తుంది, అదే సమయంలో నీటిని మాత్రమే ఉప-ఉత్పత్తిగా విడుదల చేస్తుంది.
ఈ లాభదాయకమైన పరిష్కారాన్ని వాస్తవ రూపంలోకి తీసుకురావడానికి, శాస్త్రవేత్తలు సూర్యరశ్మి సహాయంతో కార్బన్ డయాక్సైడ్‌ను తగ్గించే ఫోటోక్యాటలిటిక్ వ్యవస్థలను అభివృద్ధి చేశారు. ఈ వ్యవస్థలో కాంతిని శోషించుకునే సబ్‌స్ట్రేట్ (అంటే, ఫోటోసెన్సిటైజర్) మరియు CO2 ను HCOOH గా తగ్గించడానికి అవసరమైన బహుళ ఎలక్ట్రాన్ బదిలీని సాధ్యం చేసే ఉత్ప్రేరకం ఉంటాయి. అందువల్ల, తగిన మరియు సమర్థవంతమైన ఉత్ప్రేరకాల కోసం అన్వేషణ ప్రారంభమైంది!
సాధారణంగా ఉపయోగించే సమ్మేళనాలను ఉపయోగించి కార్బన్ డయాక్సైడ్ యొక్క ఫోటోకాటలిటిక్ రిడక్షన్ ఇన్ఫోగ్రాఫిక్స్. సౌజన్యం: ప్రొఫెసర్ కజుహికో మాడా
వాటి సామర్థ్యం మరియు పునర్వినియోగ సామర్థ్యం కారణంగా, ఘన ఉత్ప్రేరకాలు ఈ పనికి ఉత్తమమైనవిగా పరిగణించబడతాయి. మరియు సంవత్సరాలుగా, అనేక కోబాల్ట్, మాంగనీస్, నికెల్ మరియు ఇనుము ఆధారిత మెటల్-ఆర్గానిక్ ఫ్రేమ్‌వర్క్‌ల (MOFలు) ఉత్ప్రేరక సామర్థ్యాలు అన్వేషించబడ్డాయి. వీటిలో, ఇనుముకు ఇతర లోహాల కంటే కొన్ని ప్రయోజనాలు ఉన్నాయి. అయితే, ఇప్పటివరకు నివేదించబడిన చాలా ఇనుము ఆధారిత ఉత్ప్రేరకాలు ప్రధాన ఉత్పత్తిగా కార్బన్ మోనాక్సైడ్‌ను మాత్రమే ఉత్పత్తి చేస్తాయి, HCOOHను కాదు.
అయితే, టోక్యో ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఆఫ్ టెక్నాలజీ (టోక్యో టెక్)లో ప్రొఫెసర్ కజుహికో మాడా నేతృత్వంలోని పరిశోధకుల బృందం ఈ సమస్యను త్వరగా పరిష్కరించింది. ఆంగెవాండ్టే కెమీ అనే రసాయన పత్రికలో ఇటీవల ప్రచురించిన ఒక అధ్యయనంలో, ఈ బృందం α-ఐరన్(III) ఆక్సీహైడ్రాక్సైడ్ (α-FeO​​​ OH; జియోథైట్)ను ఉపయోగించి అల్యూమినా (Al2O3) ఆధారిత ఐరన్-ఆధారిత ఉత్ప్రేరకాన్ని ప్రదర్శించింది. ఈ నూతన α-FeO​​​OH/Al2O3 ఉత్ప్రేరకం CO2ను HCOOHగా మార్చడంలో అద్భుతమైన పనితీరును మరియు అత్యుత్తమ పునర్వినియోగ సామర్థ్యాన్ని ప్రదర్శిస్తుంది. ఉత్ప్రేరకాన్ని ఎంచుకోవడం గురించి అడిగినప్పుడు, ప్రొఫెసర్ మాడా ఇలా అన్నారు: “మేము CO2 ఫోటోరిడక్షన్ వ్యవస్థలలో ఉత్ప్రేరకాలుగా మరింత సమృద్ధిగా లభించే మూలకాలను అన్వేషించాలనుకుంటున్నాము. మాకు చురుకైన, పునర్వినియోగించదగిన, విషరహితమైన మరియు చవకైన ఘన ఉత్ప్రేరకం అవసరం. అందుకే మేము మా ప్రయోగాల కోసం జియోథైట్ వంటి విస్తృతంగా లభించే నేల ఖనిజాలను ఎంచుకున్నాము.”
ఆ బృందం తమ ఉత్ప్రేరకాన్ని సంశ్లేషణ చేయడానికి ఒక సరళమైన ఇంప్రెగ్నేషన్ పద్ధతిని ఉపయోగించింది. ఆ తర్వాత వారు, రుథేనియం-ఆధారిత (Ru) ఫోటోసెన్సిటైజర్, ఎలక్ట్రాన్ దాత మరియు 400 నానోమీటర్ల కంటే ఎక్కువ తరంగదైర్ఘ్యాలు గల దృశ్య కాంతి సమక్షంలో, గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద CO2 ను ఫోటోకాటలిటిక్‌గా క్షయీకరించడానికి ఐరన్-సపోర్టెడ్ Al2O3 పదార్థాలను ఉపయోగించారు.
ఫలితాలు చాలా ప్రోత్సాహకరంగా ఉన్నాయి. ప్రధాన ఉత్పత్తి అయిన HCOOH కోసం వారి వ్యవస్థ యొక్క ఎంపిక సామర్థ్యం 80–90% కాగా, క్వాంటం యీల్డ్ 4.3%గా ఉంది (ఇది వ్యవస్థ యొక్క సామర్థ్యాన్ని సూచిస్తుంది).
ఈ అధ్యయనం, సమర్థవంతమైన ఫోటోసెన్సిటైజర్‌తో జత చేసినప్పుడు HCOOH ను ఉత్పత్తి చేయగల, తన రకంలోనే మొట్టమొదటిదైన ఒక ఇనుము ఆధారిత ఘన ఉత్ప్రేరకాన్ని అందిస్తుంది. ఇది సరైన ఆధార పదార్థం (Al2O3) యొక్క ప్రాముఖ్యతను మరియు ఫోటోకెమికల్ రిడక్షన్ చర్యపై దాని ప్రభావాన్ని కూడా చర్చిస్తుంది.
ఈ పరిశోధన నుండి లభించిన అంతర్దృష్టులు, కార్బన్ డయాక్సైడ్‌ను ఇతర ఉపయోగకరమైన రసాయనాలుగా మార్చే ఫోటోరిడక్షన్ ప్రక్రియ కోసం, విలువైన లోహాలు లేని కొత్త ఉత్ప్రేరకాలను అభివృద్ధి చేయడంలో సహాయపడవచ్చు. "హరిత ఇంధన ఆర్థిక వ్యవస్థకు మార్గం సంక్లిష్టమైనది కాదని మా పరిశోధన చూపిస్తుంది. సాధారణ ఉత్ప్రేరక తయారీ పద్ధతులు కూడా గొప్ప ఫలితాలను ఇవ్వగలవు, మరియు భూమిపై సమృద్ధిగా లభించే సమ్మేళనాలను, అల్యూమినా వంటి సమ్మేళనాల మద్దతుతో, CO2 క్షయకరణకు ఒక నిర్దిష్ట ఉత్ప్రేరకంగా ఉపయోగించవచ్చని అందరికీ తెలిసిందే," అని ప్రొఫెసర్ మాడా 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 ఇంధనాలకు పెద్ద ప్రయోజనం ఉంది. వాటి అధిక శక్తి సాంద్రత వల్ల ఎక్కువ దూరం ప్రయాణించవచ్చు మరియు త్వరగా ఇంధనం నింపుకోవచ్చు.
కొన్ని సంఖ్యల గురించి ఆలోచిద్దాం? ఫార్మిక్ ఆమ్లం యొక్క శక్తి సాంద్రతను గ్యాసోలిన్‌తో పోల్చితే ఎలా ఉంటుంది? దాని రసాయన సూత్రంలో ఒకే ఒక కార్బన్ పరమాణువు ఉండటంతో, అది గ్యాసోలిన్‌కు కనీసం దగ్గరగా కూడా వస్తుందని నేను అనుకోను.
అంతేకాకుండా, దాని వాసన చాలా విషపూరితమైనది మరియు ఒక ఆమ్లం కావడం వల్ల, అది గ్యాసోలిన్ కంటే ఎక్కువ తుప్పు పట్టించే గుణాన్ని కలిగి ఉంటుంది. ఇవి పరిష్కరించలేని ఇంజనీరింగ్ సమస్యలు కావు, కానీ ప్రయాణ పరిధిని పెంచడంలోనూ, బ్యాటరీ ఇంధనం నింపే సమయాన్ని తగ్గించడంలోనూ ఫార్మిక్ ఆమ్లం గణనీయమైన ప్రయోజనాలను అందిస్తే తప్ప, దాని కోసం చేసే ప్రయత్నం బహుశా అంత విలువైనది కాదు.
ఒకవేళ వారు నేల నుండి గోథైట్‌ను వెలికితీయాలని ప్రణాళిక వేస్తే, అది అధిక శక్తిని వినియోగించే తవ్వకం ప్రక్రియ అవుతుంది మరియు పర్యావరణానికి హాని కలిగించే అవకాశం కూడా ఉంది.
నేలలో గోథైట్ అధికంగా ఉందని వారు ప్రస్తావించవచ్చు, ఎందుకంటే గోథైట్‌ను సంశ్లేషణ చేయడానికి అవసరమైన ముడి పదార్థాలను సేకరించి, వాటితో చర్య జరపడానికి ఎక్కువ శక్తి అవసరమవుతుందని నేను అనుమానిస్తున్నాను.
ప్రక్రియ యొక్క మొత్తం జీవిత చక్రాన్ని పరిశీలించి, ప్రతిదానికీ అయ్యే శక్తి వ్యయాన్ని లెక్కించడం అవసరం. ఉచిత ప్రయోగం అంటూ ఏదీ లేదని నాసా కనుగొంది. ఇతరులు ఈ విషయాన్ని దృష్టిలో ఉంచుకోవాలి.
సైటెక్ డైలీ: 1998 నుండి అత్యుత్తమ టెక్ వార్తలకు నిలయం. ఇమెయిల్ లేదా సోషల్ మీడియా ద్వారా తాజా టెక్ వార్తలతో అప్‌డేట్‌గా ఉండండి.
బార్బెక్యూ యొక్క పొగతో కూడిన, మైమరపించే రుచుల గురించి ఆలోచిస్తేనే చాలా మందికి నోరూరిపోతుంది. వేసవి వచ్చేసింది, మరియు చాలా మందికి…