Ин мақола мувофиқи тартиб ва сиёсати таҳририи Science X баррасӣ шудааст. Муҳаррирон ҳангоми таъмини якпорчагии мундариҷа ба сифатҳои зерин таъкид кардаанд:
Гази карбон (CO2) ҳам захираи муҳим барои ҳаёт дар Замин ва ҳам гази гулхонаӣ мебошад, ки ба гармшавии глобалӣ мусоидат мекунад. Имрӯз олимон гази карбонро ҳамчун захираи умедбахш барои истеҳсоли сӯзишвории барқароршаванда ва камкарбон ва маҳсулоти кимиёвии гаронбаҳо меомӯзанд.
Мушкилоте, ки муҳаққиқон доранд, муайян кардани роҳҳои самаранок ва камхарҷ барои табдил додани гази карбон ба миёнаравҳои карбонии баландсифат, ба монанди оксиди карбон, метанол ё кислотаи формик мебошад.
Гурӯҳи тадқиқотӣ таҳти роҳбарии К.К. Нойерлин аз Лабораторияи миллии энергияи барқароршаванда (NREL) ва ҳамкорони Лабораторияи миллии Аргонн ва Лабораторияи миллии Оак Ридж роҳи ҳалли умедбахши ин мушкилотро пайдо карданд. Ин гурӯҳ усули табдилдиҳиро барои истеҳсоли кислотаи формик аз гази карбон бо истифода аз нерӯи барқи барқароршаванда бо самаранокии баланди энергетикӣ ва устуворӣ таҳия кардааст.
Ин таҳқиқот бо номи "Меъмории васлкунии электродҳои мембранаи миқёспазир барои табдили самараноки электрохимиявии гази карбон ба кислотаи формик" дар маҷаллаи Nature Communications нашр шудааст.
Кислотаи мурчик як миёнаравии кимиёвӣ буда, доираи васеи истифодаҳоро дар бар мегирад, махсусан ҳамчун ашёи хом дар саноати кимиёвӣ ё биологӣ. Кислотаи мурчик инчунин ҳамчун ашёи хом барои коркарди биологӣ ба сӯзишвории тозаи ҳавопаймоӣ муайян карда шудааст.
Электролизи CO2 боиси коҳиши CO2 ба миёнаравҳои кимиёвӣ, ба монанди кислотаи формик ё молекулаҳо ба монанди этилен мегардад, вақте ки потенсиали электрикӣ ба ҳуҷайраи электролитӣ татбиқ мешавад.
Маҷмӯи мембрана-электрод (MEA) дар электролизер одатан аз мембранаи ионгузарон (мембранаи катион ё мубодилаи анион) иборат аст, ки дар байни ду электрод, ки аз электрокатализатор ва полимери ионгузарон иборатанд, ҷойгир карда шудааст.
Бо истифода аз таҷрибаи даста дар технологияҳои ҳуҷайраҳои сӯзишворӣ ва электролизи гидроген, онҳо якчанд конфигуратсияҳои MEA-ро дар ҳуҷайраҳои электролитӣ омӯхтанд, то коҳиши электрохимиявии CO2-ро ба кислотаи формик муқоиса кунанд.
Бар асоси таҳлили нокомиҳои тарҳҳои гуногун, даста кӯшиш кард, ки аз маҳдудиятҳои маҷмӯи маводҳои мавҷуда, бахусус набудани радди ионҳо дар мембранаҳои мубодилаи анионии ҷорӣ истифода барад ва тарҳи умумии системаро содда гардонад.
Ихтирои К.С. Нейерлин ва Лейминг Ху аз NREL электролизери такмилёфтаи MEA бо истифода аз мембранаи нави мубодилаи катионии сӯрохдор буд. Ин мембранаи сӯрохдор истеҳсоли пайваста ва хеле интихобӣ кислотаи формикро таъмин мекунад ва бо истифода аз ҷузъҳои омода тарҳро содда мекунад.
Ҳаммуаллифи таҳқиқот Нейерлин гуфт: «Натиҷаҳои ин таҳқиқот тағйири парадигмаро дар истеҳсоли электрохимиявии кислотаҳои органикӣ, ба монанди кислотаи формик, ифода мекунанд. Сохтори мембранаи сӯрохшуда мураккабии тарҳҳои қаблиро коҳиш медиҳад ва инчунин метавонад барои беҳтар кардани самаранокии энергетикӣ ва устувории дигар дастгоҳҳои табдили электрохимиявии гази карбон истифода шавад».
Мисли ҳама гуна пешрафти илмӣ, фаҳмидани омилҳои хароҷот ва имконоти иқтисодӣ муҳим аст. Муҳаққиқони NREL, Же Хуанг ва Тао Линг, дар тамоми шӯъбаҳо кор карда, таҳлили техникӣ-иқтисодиро пешниҳод карданд, ки роҳҳои ба даст овардани баробарии хароҷотро бо равандҳои истеҳсоли кислотаи формикии саноатии имрӯза муайян мекунад, вақте ки арзиши нерӯи барқи барқароршаванда ба 2,3 сент ё камтар аз он барои як киловатт-соат мерасад.
Нейерлин гуфт: "Даста ин натиҷаҳоро бо истифода аз катализаторҳои дастраси тиҷорӣ ва маводҳои мембранаи полимерӣ ба даст овард ва ҳамзамон тарҳи MEA-ро эҷод кард, ки аз миқёспазирии ҳуҷайраҳои сӯзишвории муосир ва нерӯгоҳҳои электролизи гидроген истифода мебарад."
«Натиҷаҳои ин таҳқиқот метавонанд ба табдил додани гази карбон ба сӯзишворӣ ва кимиёвӣ бо истифода аз нерӯи барқи барқароршаванда ва гидроген мусоидат кунанд ва гузаришро ба миқёспазирӣ ва тиҷоратикунонӣ суръат бахшанд».
Технологияҳои табдили электрохимиявӣ унсури асосии барномаи NREL "Электронҳо ба молекулаҳо" мебошанд, ки ба гидрогени барқароршавандаи насли оянда, сӯзишвории бефоида, маводи кимиёвӣ ва маводҳо барои равандҳои барқӣ нигаронида шудааст.
Рэнди Кортрайт, директори интиқоли электрон ва/ё стратегияи пешгузаштагони NREL барои истеҳсоли сӯзишворӣ ё кимиёвӣ, гуфт: "Барномаи мо роҳҳои истифодаи нерӯи барқи барқароршавандаро барои табдил додани молекулаҳо ба монанди гази карбон ва об ба пайвастагиҳое, ки метавонанд ҳамчун манбаи энергия хидмат кунанд, меомӯзад."
«Ин таҳқиқоти табдили электрохимиявӣ як пешрафтеро фароҳам меорад, ки метавонад дар як қатор равандҳои табдили электрохимиявӣ истифода шавад ва мо интизори натиҷаҳои умедбахштар аз ин гурӯҳ ҳастем».
Маълумоти иловагӣ: Лейминг Ху ва дигарон, Меъмории васлкунии электродҳои мембранаи миқёспазир барои табдили самараноки электрохимиявии CO2 ба кислотаи формик, Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-43409-6
Агар шумо бо хатои чопӣ, носаҳеҳӣ дучор шавед ё хоҳед, ки дархости таҳрири мундариҷаро дар ин саҳифа пешниҳод кунед, лутфан ин варақаро истифода баред. Барои саволҳои умумӣ, лутфан варақаи тамосро истифода баред. Барои фикру мулоҳизаҳои умумӣ, аз бахши шарҳҳои оммавии зер истифода баред (дастурҳоро риоя кунед).
Фикру мулоҳизаҳои шумо барои мо хеле муҳиманд. Аммо, аз сабаби ҳаҷми зиёди паёмҳо, мо наметавонем посухи фардӣ кафолат диҳем.
Суроғаи почтаи электронии шумо танҳо барои огоҳ кардани гирандагоне, ки почтаи электрониро фиристодаанд, истифода мешавад. На суроғаи шумо ва на суроғаи гиранда барои ягон мақсади дигар истифода намешаванд. Маълумоте, ки шумо ворид мекунед, дар почтаи электронии шумо пайдо мешавад ва аз ҷониби Tech Xplore дар ягон шакл нигоҳ дошта намешавад.
Ин вебсайт аз кукиҳо барои осон кардани паймоиш, таҳлили истифодаи шумо дар хидматҳои мо, ҷамъоварии маълумоти фардикунонии таблиғот ва пешниҳоди мундариҷа аз шахсони сеюм истифода мебарад. Бо истифода аз вебсайти мо, шумо тасдиқ мекунед, ки Сиёсати махфият ва шартҳои истифодаи моро хонда ва фаҳмидаед.