பரவலாகக் காணப்படும் ஒரு மண் கனிமமான, α-இரும்பு-(III) ஆக்ஸிஹைட்ராக்சைடு, கார்பன் டை ஆக்சைடை ஃபார்மிக் அமிலமாக ஒளி ஒடுக்கம் செய்வதற்கு மறுசுழற்சி செய்யக்கூடிய ஒரு வினையூக்கியாகக் கண்டறியப்பட்டுள்ளது. நன்றி: பேராசிரியர் கசுஹிகோ மாடா
வளிமண்டலத்தில் அதிகரித்து வரும் கார்பன் டை ஆக்சைடு (CO2) அளவுகளைக் கட்டுப்படுத்த, ஃபார்மிக் அமிலம் (HCOOH) போன்ற கொண்டு செல்லக்கூடிய எரிபொருட்களாக CO2-ஐ ஒளி ஒடுக்கம் செய்வது ஒரு சிறந்த வழியாகும். இந்தப் பணிக்கு உதவுவதற்காக, டோக்கியோ தொழில்நுட்பக் கழகத்தின் ஒரு ஆய்வுக் குழு, எளிதில் கிடைக்கக்கூடிய இரும்பு அடிப்படையிலான கனிமம் ஒன்றைத் தேர்ந்தெடுத்து, அதை ஒரு அலுமினா தாங்கியில் ஏற்றி, CO2-ஐ HCOOH ஆகத் திறமையாக, சுமார் 90% தேர்ந்தெடுப்புத் திறனுடன் மாற்றக்கூடிய ஒரு வினையூக்கியை உருவாக்கியுள்ளது.
மின்சார வாகனங்கள் பலருக்கு ஒரு கவர்ச்சிகரமான தேர்வாக இருக்கின்றன, அதற்கான முக்கிய காரணம், அவை கரியமில வாயுவை வெளியிடுவதில்லை என்பதுதான். இருப்பினும், பலருக்கு ஒரு பெரிய குறைபாடு என்னவென்றால், அவற்றின் குறைந்த பயண வரம்பும், நீண்ட நேரம் சார்ஜ் செய்ய வேண்டியிருப்பதும்தான். இந்த இடத்தில்தான் பெட்ரோல் போன்ற திரவ எரிபொருள்கள் ஒரு பெரிய சாதகத்தைக் கொண்டுள்ளன. அவற்றின் அதிக ஆற்றல் அடர்த்தி, நீண்ட தூரம் பயணிக்கவும் விரைவாக எரிபொருள் நிரப்பவும் உதவுகிறது.
பெட்ரோல் அல்லது டீசலில் இருந்து வேறு திரவ எரிபொருளுக்கு மாறுவது, திரவ எரிபொருட்களின் நன்மைகளைத் தக்கவைத்துக்கொண்டே கார்பன் வெளியேற்றத்தை அகற்ற முடியும். உதாரணமாக, ஒரு எரிபொருள் கலத்தில், ஃபார்மிக் அமிலம் நீரையும் கார்பன் டை ஆக்சைடையும் வெளியிடும் அதே வேளையில் ஒரு இயந்திரத்தை இயக்க முடியும். இருப்பினும், வளிமண்டல CO2-ஐ HCOOH ஆக ஒடுக்குவதன் மூலம் ஃபார்மிக் அமிலம் உற்பத்தி செய்யப்பட்டால், அதன் ஒரே நிகர வெளியீடு நீராக மட்டுமே இருக்கும்.
நமது வளிமண்டலத்தில் அதிகரித்து வரும் கார்பன் டை ஆக்சைடு அளவும், புவி வெப்பமயமாதலுக்கு அதன் பங்களிப்பும் தற்போது அனைவரும் அறிந்த செய்திகளாகும். ஆராய்ச்சியாளர்கள் இப்பிரச்சனைக்கு பல்வேறு அணுகுமுறைகளைக் கையாண்டபோது, ​​வளிமண்டலத்தில் உள்ள அதிகப்படியான கார்பன் டை ஆக்சைடை ஆற்றல் செறிந்த வேதிப்பொருட்களாக மாற்றுவது என்ற ஒரு சிறந்த தீர்வு உருவானது.
சூரிய ஒளியில் கார்பன் டை ஆக்சைடை (CO2) ஒளி ஒடுக்கம் செய்வதன் மூலம் ஃபார்மிக் அமிலம் (HCOOH) போன்ற எரிபொருட்களை உற்பத்தி செய்வது சமீபகாலமாக அதிக கவனத்தை ஈர்த்துள்ளது. ஏனெனில் இந்த செயல்முறை இரட்டைப் பலனைக் கொண்டுள்ளது: இது அதிகப்படியான CO2 வெளியேற்றத்தைக் குறைப்பதோடு, நாம் தற்போது எதிர்கொள்ளும் ஆற்றல் பற்றாக்குறையைக் குறைக்கவும் உதவுகிறது. அதிக ஆற்றல் அடர்த்தி கொண்ட ஹைட்ரஜனுக்கான ஒரு சிறந்த கடத்தியாக இருப்பதால், HCOOH எரிதல் மூலம் ஆற்றலை வழங்குகிறது, அதே நேரத்தில் நீரை மட்டுமே ஒரு துணைப் பொருளாக வெளியிடுகிறது.
இந்த இலாபகரமான தீர்வை நனவாக்குவதற்காக, விஞ்ஞானிகள் சூரிய ஒளியின் உதவியுடன் கார்பன் டை ஆக்சைடைக் குறைக்கும் ஒளிவினையூக்கி அமைப்புகளை உருவாக்கியுள்ளனர். இந்த அமைப்பானது, ஒளியை உறிஞ்சும் ஒரு அடி மூலக்கூறையும் (அதாவது, ஒரு ஒளி உணர்வூக்கி) மற்றும் CO2-ஐ HCOOH ஆகக் குறைப்பதற்குத் தேவையான பல எலக்ட்ரான் பரிமாற்றத்தைச் சாத்தியமாக்கும் ஒரு வினையூக்கியையும் கொண்டுள்ளது. இவ்வாறு, பொருத்தமான மற்றும் திறமையான வினையூக்கிகளைத் தேடும் பணி தொடங்கியது!
பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் சேர்மங்களின் விளக்கப்படங்களைப் பயன்படுத்தி கார்பன் டை ஆக்சைடை ஒளி வினையூக்க முறையில் ஒடுக்குதல். நன்றி: பேராசிரியர் கசுஹிகோ மாடா
அவற்றின் செயல்திறன் மற்றும் மறுசுழற்சி செய்யக்கூடிய சாத்தியக்கூறுகள் காரணமாக, திட வினையூக்கிகள் இந்தப் பணிக்குச் சிறந்த தேர்வுகளாகக் கருதப்படுகின்றன. மேலும் பல ஆண்டுகளாக, கோபால்ட், மாங்கனீசு, நிக்கல் மற்றும் இரும்பு அடிப்படையிலான பல உலோக-கரிமக் கட்டமைப்புகளின் (MOFகள்) வினையூக்கத் திறன்கள் ஆராயப்பட்டுள்ளன. அவற்றுள், பிந்தையது மற்ற உலோகங்களைக் காட்டிலும் சில நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது. இருப்பினும், இதுவரை அறிவிக்கப்பட்ட பெரும்பாலான இரும்பு அடிப்படையிலான வினையூக்கிகள், HCOOH-ஐ அல்லாமல், கார்பன் மோனாக்சைடை மட்டுமே முக்கிய விளைபொருளாக உருவாக்குகின்றன.
இருப்பினும், டோக்கியோ தொழில்நுட்பக் கழகத்தைச் (டோக்கியோ டெக்) சேர்ந்த பேராசிரியர் கசுஹிகோ மாடா தலைமையிலான ஆராய்ச்சியாளர் குழுவால் இந்தப் பிரச்சினை விரைவாகத் தீர்க்கப்பட்டது. ஆங்கெவாண்டே கெமி என்ற வேதியியல் இதழில் சமீபத்தில் வெளியிடப்பட்ட ஒரு ஆய்வில், இந்தக் குழு α-இரும்பு(III) ஆக்ஸிஹைட்ராக்சைடை (α-FeO​​​ OH; கோதைட்) பயன்படுத்தி, அலுமினா (Al2O3) தாங்கிய இரும்பு அடிப்படையிலான ஒரு வினையூக்கியை நிரூபித்துள்ளது. இந்த புதிய α-FeO​​​OH/Al2O3 வினையூக்கியானது, CO2-ஐ HCOOH ஆக மாற்றும் சிறந்த செயல்திறனையும், சிறந்த மறுசுழற்சித் திறனையும் வெளிப்படுத்துகிறது. வினையூக்கியைத் தேர்ந்தெடுத்தது குறித்துக் கேட்டபோது, ​​பேராசிரியர் மாடா கூறினார்: “CO2 ஒளி ஒடுக்க அமைப்புகளில் வினையூக்கிகளாக, எளிதில் கிடைக்கக்கூடிய தனிமங்களை நாங்கள் ஆராய விரும்புகிறோம். செயல்திறன் மிக்க, மறுசுழற்சி செய்யக்கூடிய, நச்சுத்தன்மையற்ற மற்றும் மலிவான ஒரு திட வினையூக்கி எங்களுக்குத் தேவை. அதனால்தான் எங்கள் சோதனைகளுக்காக, பரவலாகக் காணப்படும் கோதைட் போன்ற மண் கனிமங்களைத் தேர்ந்தெடுத்தோம்.”
அந்தக் குழு, தங்கள் வினையூக்கியைத் தொகுக்க ஒரு எளிய உட்புகுத்தல் முறையைப் பயன்படுத்தியது. பின்னர் அவர்கள், ருத்தேனியம் அடிப்படையிலான (Ru) ஒளி உணர்வூக்கி, எலக்ட்ரான் வழங்கி மற்றும் 400 நானோமீட்டருக்கும் அதிகமான அலைநீளங்களைக் கொண்ட புலப்படும் ஒளி ஆகியவற்றின் முன்னிலையில், அறை வெப்பநிலையில் CO2-ஐ ஒளிவினையூக்க முறையில் ஒடுக்க, இரும்பு தாங்கிய Al2O3 பொருட்களைப் பயன்படுத்தினர்.
முடிவுகள் மிகவும் ஊக்கமளிப்பதாக உள்ளன. முக்கிய விளைபொருளான HCOOH-க்கான அவர்களின் அமைப்பின் தேர்ந்தெடுப்புத்திறன் 80–90% ஆகவும், குவாண்டம் விளைச்சல் 4.3% ஆகவும் இருந்தது (இது அமைப்பின் செயல்திறனைக் குறிக்கிறது).
இந்த ஆய்வு, ஒரு திறமையான ஒளி உணர்வூக்கியுடன் இணைக்கப்படும்போது HCOOH-ஐ உருவாக்கக்கூடிய, இவ்வகையில் முதல்முறையாக அறிமுகப்படுத்தப்பட்ட இரும்பு அடிப்படையிலான திட வினையூக்கியை முன்வைக்கிறது. மேலும், இது பொருத்தமான ஆதரவுப் பொருளின் (Al2O3) முக்கியத்துவத்தையும், ஒளிவேதியியல் ஒடுக்க வினையில் அதன் தாக்கத்தையும் விவாதிக்கிறது.
"இந்த ஆராய்ச்சியின் மூலம் கிடைக்கும் புரிதல்கள், கார்பன் டை ஆக்சைடை ஒளி ஒடுக்கம் செய்து மற்ற பயனுள்ள வேதிப்பொருட்களாக மாற்றுவதற்கான புதிய, உன்னத உலோகம் இல்லாத வினையூக்கிகளை உருவாக்க உதவக்கூடும். பசுமை ஆற்றல் பொருளாதாரத்தை நோக்கிய பாதை சிக்கலானது அல்ல என்பதை எங்கள் ஆராய்ச்சி காட்டுகிறது. எளிய வினையூக்கி தயாரிப்பு முறைகள் கூட சிறந்த முடிவுகளைத் தரக்கூடும். மேலும், பூமியில் ஏராளமாகக் கிடைக்கும் சேர்மங்களை, அலுமினா போன்ற சேர்மங்களின் ஆதரவுடன் பயன்படுத்தினால், CO2 ஒடுக்கத்திற்கான ஒரு தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட வினையூக்கியாகப் பயன்படுத்தலாம் என்பது அனைவரும் அறிந்ததே," என்று பேராசிரியர் மேடா முடிக்கிறார்.
குறிப்புகள்: "அலுமினா-ஆதரவு ஆல்பா-இரும்பு (III) ஆக்ஸிஹைட்ராக்சைடு மறுசுழற்சி செய்யக்கூடிய திடமான வினையூக்கியாக CO2 ஒளிக்கதிர்வைக் காணக்கூடிய ஒளியின் கீழ்" டேஹியோன் ஆன், டாக்டர். ஷுந்தா நிஷியோகா, டாக்டர். ஷுஹெய் யசுதா, டாக்டர். டோமோகி கனாசாவா, டாக்டர். யோஷினோபுஃப், ப்ரோ. யோஷினோபுஃப் பேராசிரியர். ஷுன்சுகே நோசாவா, பேராசிரியர். கசுஹிகோ மேடா, 12 மே 2022, Angewandte Chemie.DOI: 10.1002 / anie.202204948
இங்குதான் பெட்ரோல் போன்ற திரவ எரிபொருள்களுக்கு ஒரு பெரிய சாதகம் உள்ளது. அவற்றின் அதிக ஆற்றல் அடர்த்தி, நீண்ட தூரம் பயணிக்கவும் விரைவாக எரிபொருள் நிரப்பவும் உதவுகிறது.
சில எண்களைப் பார்ப்போமா? ஃபார்மிக் அமிலத்தின் ஆற்றல் அடர்த்தி பெட்ரோலுடன் ஒப்பிடும்போது எப்படி இருக்கிறது? அதன் வேதியியல் சூத்திரத்தில் ஒரே ஒரு கார்பன் அணு மட்டுமே இருப்பதால், அது பெட்ரோலுக்கு அருகில் கூட வரும் என்று நான் சந்தேகிக்கிறேன்.
அதுமட்டுமின்றி, அதன் வாசனை மிகவும் நச்சுத்தன்மை வாய்ந்தது, மேலும் ஒரு அமிலம் என்பதால், அது பெட்ரோலை விட அதிக அரிக்கும் தன்மை கொண்டது. இவை தீர்க்க முடியாத பொறியியல் சிக்கல்கள் அல்ல, ஆனால் பயண வரம்பை அதிகரிப்பதிலும், பேட்டரிக்கு எரிபொருள் நிரப்பும் நேரத்தைக் குறைப்பதிலும் ஃபார்மிக் அமிலம் குறிப்பிடத்தக்க நன்மைகளை வழங்காத வரையில், இந்த முயற்சியை மேற்கொள்வது அநேகமாகப் பயன் தராது.
அவர்கள் மண்ணிலிருந்து கோதைட்டைப் பிரித்தெடுக்கத் திட்டமிட்டால், அது அதிக ஆற்றல் தேவைப்படும் ஒரு சுரங்க நடவடிக்கையாகவும், சுற்றுச்சூழலுக்குப் பாதிப்பை ஏற்படுத்தக்கூடியதாகவும் இருக்கும்.
மண்ணில் அதிக அளவில் கோதைட் இருப்பதாக அவர்கள் குறிப்பிடக்கூடும், ஏனெனில் தேவையான மூலப்பொருட்களைப் பெற்று, அவற்றை வினைபுரியச் செய்து கோதைட்டைத் தொகுப்பதற்கு அதிக ஆற்றல் தேவைப்படும் என நான் சந்தேகிக்கிறேன்.
செயல்முறையின் முழு வாழ்க்கைச் சுழற்சியையும் கருத்தில் கொண்டு, எல்லாவற்றிற்குமான ஆற்றல் செலவைக் கணக்கிடுவது அவசியம். இலவச ஏவுதல் என்று எதுவும் இல்லை என நாசா கண்டறிந்துள்ளது. மற்றவர்கள் இதை மனதில் கொள்ள வேண்டும்.
SciTechDaily: 1998 முதல் சிறந்த தொழில்நுட்பச் செய்திகளின் இல்லம். மின்னஞ்சல் அல்லது சமூக ஊடகங்கள் வழியாக சமீபத்திய தொழில்நுட்பச் செய்திகளை உடனுக்குடன் தெரிந்துகொள்ளுங்கள்.
பார்பிக்யூவின் புகை மணத்தையும் மயக்கும் சுவைகளையும் நினைத்தாலே பெரும்பாலானோருக்கு வாயில் எச்சில் ஊறும். கோடைக்காலம் வந்துவிட்டது, பலருக்கும்…