વ્યાપકપણે વિતરિત માટી ખનિજ, α-આયર્ન-(III) ઓક્સીહાઇડ્રોક્સાઇડ, કાર્બન ડાયોક્સાઇડના ફોર્મિક એસિડમાં ફોટોરિડક્શન માટે રિસાયકલ કરી શકાય તેવું ઉત્પ્રેરક હોવાનું જાણવા મળ્યું છે. ક્રેડિટ: પ્રો. કાઝુહિકો મેડા
વાતાવરણમાં વધતા CO2 સ્તરનો સામનો કરવા માટે ફોર્મિક એસિડ (HCOOH) જેવા પરિવહનક્ષમ ઇંધણમાં CO2 નું ફોટોરિડક્શન એક સારો રસ્તો છે. આ કાર્યમાં મદદ કરવા માટે, ટોક્યો ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ ટેકનોલોજીની એક સંશોધન ટીમે સરળતાથી ઉપલબ્ધ આયર્ન-આધારિત ખનિજ પસંદ કર્યું અને તેને એલ્યુમિના સપોર્ટ પર લોડ કર્યું જેથી એક ઉત્પ્રેરક વિકસાવી શકાય જે CO2 ને HCOOH માં કાર્યક્ષમ રીતે રૂપાંતરિત કરી શકે, લગભગ 90% પસંદગી!
ઘણા લોકો માટે ઇલેક્ટ્રિક વાહનો એક આકર્ષક વિકલ્પ છે, અને તેનું મુખ્ય કારણ એ છે કે તેમાં કાર્બન ઉત્સર્જન થતું નથી. જોકે, ઘણા લોકો માટે એક મોટો ગેરલાભ એ છે કે તેમની રેન્જનો અભાવ અને લાંબો ચાર્જિંગ સમય. આ તે જગ્યા છે જ્યાં ગેસોલિન જેવા પ્રવાહી ઇંધણનો મોટો ફાયદો છે. તેમની ઉચ્ચ ઉર્જા ઘનતાનો અર્થ લાંબી રેન્જ અને ઝડપી રિફ્યુઅલિંગ છે.
ગેસોલિન અથવા ડીઝલથી અલગ પ્રવાહી બળતણ પર સ્વિચ કરવાથી કાર્બન ઉત્સર્જન દૂર થઈ શકે છે અને પ્રવાહી બળતણના ફાયદા પણ જળવાઈ રહે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ફ્યુઅલ સેલમાં, ફોર્મિક એસિડ પાણી અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ છોડતી વખતે એન્જિનને પાવર આપી શકે છે. જો કે, જો વાતાવરણીય CO2 ને HCOOH માં ઘટાડીને ફોર્મિક એસિડ ઉત્પન્ન કરવામાં આવે છે, તો એકમાત્ર ચોખ્ખું ઉત્પાદન પાણી છે.
આપણા વાતાવરણમાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું વધતું સ્તર અને ગ્લોબલ વોર્મિંગમાં તેમનું યોગદાન હવે સામાન્ય સમાચાર છે. જેમ જેમ સંશોધકોએ સમસ્યા માટે વિવિધ અભિગમો સાથે પ્રયોગ કર્યો, તેમ તેમ એક અસરકારક ઉકેલ બહાર આવ્યો - વાતાવરણમાં વધારાના કાર્બન ડાયોક્સાઇડને ઊર્જા-સમૃદ્ધ રસાયણોમાં ફેરવવું.
સૂર્યપ્રકાશમાં CO2 ના ફોટોરિડક્શન દ્વારા ફોર્મિક એસિડ (HCOOH) જેવા ઇંધણના ઉત્પાદને તાજેતરમાં ઘણું ધ્યાન ખેંચ્યું છે કારણ કે આ પ્રક્રિયાનો બેવડો ફાયદો છે: તે વધારાના CO2 ઉત્સર્જનને ઘટાડે છે અને હાલમાં આપણે જે ઉર્જાનો સામનો કરી રહ્યા છીએ તેને ઘટાડવામાં પણ મદદ કરે છે. ઉચ્ચ ઉર્જા ઘનતા સાથે હાઇડ્રોજન માટે ઉત્તમ વાહક તરીકે, HCOOH દહન દ્વારા ઉર્જા પ્રદાન કરી શકે છે જ્યારે ફક્ત પાણીને આડપેદાશ તરીકે મુક્ત કરી શકે છે.
આ નફાકારક ઉકેલને વાસ્તવિકતા બનાવવા માટે, વૈજ્ઞાનિકોએ ફોટોકેટાલિટીક સિસ્ટમ્સ વિકસાવી છે જે સૂર્યપ્રકાશની મદદથી કાર્બન ડાયોક્સાઇડ ઘટાડે છે. આ સિસ્ટમમાં પ્રકાશ-શોષક સબસ્ટ્રેટ (એટલે ​​કે, ફોટોસેન્સિટાઇઝર) અને એક ઉત્પ્રેરકનો સમાવેશ થાય છે જે CO2 ને HCOOH માં ઘટાડવા માટે જરૂરી બહુવિધ ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સફરને સક્ષમ કરે છે. અને આ રીતે યોગ્ય અને કાર્યક્ષમ ઉત્પ્રેરક શોધવાનું શરૂ કર્યું!
સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતા સંયોજન ઇન્ફોગ્રાફિક્સનો ઉપયોગ કરીને કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું ફોટોકેટાલિટિક ઘટાડો. ક્રેડિટ: પ્રોફેસર કાઝુહિકો મેડા
તેમની કાર્યક્ષમતા અને સંભવિત રિસાયક્લેબલિટીને કારણે, ઘન ઉત્પ્રેરકોને આ કાર્ય માટે શ્રેષ્ઠ ઉમેદવાર માનવામાં આવે છે, અને વર્ષોથી, ઘણા કોબાલ્ટ, મેંગેનીઝ, નિકલ અને આયર્ન-આધારિત ધાતુ-કાર્બનિક ફ્રેમવર્ક (MOFs) ની ઉત્પ્રેરક ક્ષમતાઓની શોધ કરવામાં આવી છે, જેમાંથી બાદમાં અન્ય ધાતુઓ કરતાં કેટલાક ફાયદા ધરાવે છે. જો કે, અત્યાર સુધી નોંધાયેલા મોટાભાગના આયર્ન-આધારિત ઉત્પ્રેરકો મુખ્ય ઉત્પાદન તરીકે માત્ર કાર્બન મોનોક્સાઇડ ઉત્પન્ન કરે છે, HCOOH નહીં.
જોકે, પ્રોફેસર કાઝુહિકો મેડાના નેતૃત્વ હેઠળ ટોક્યો ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ ટેકનોલોજી (ટોક્યો ટેક) ના સંશોધકોની ટીમ દ્વારા આ સમસ્યાનો ઝડપથી ઉકેલ લાવવામાં આવ્યો. રાસાયણિક જર્નલ એન્જેવાન્ડે કેમીમાં પ્રકાશિત થયેલા તાજેતરના અભ્યાસમાં, ટીમે α-આયર્ન(III) ઓક્સીહાઇડ્રોક્સાઇડ (α-FeO​OH; જીઓથાઇટ) નો ઉપયોગ કરીને એલ્યુમિના (Al2O3)-સપોર્ટેડ આયર્ન-આધારિત ઉત્પ્રેરકનું પ્રદર્શન કર્યું. નવલકથા α-FeO​OH/Al2O3 ઉત્પ્રેરક ઉત્તમ CO2 થી HCOOH રૂપાંતર પ્રદર્શન અને ઉત્તમ રિસાયક્લેબિલિટી દર્શાવે છે. ઉત્પ્રેરકની પસંદગી વિશે પૂછવામાં આવતા, પ્રોફેસર મેડાએ કહ્યું: "અમે CO2 ફોટોરિડક્શન સિસ્ટમ્સમાં ઉત્પ્રેરક તરીકે વધુ વિપુલ તત્વોનું અન્વેષણ કરવા માંગીએ છીએ. અમને એક નક્કર ઉત્પ્રેરકની જરૂર છે જે સક્રિય, રિસાયકલ કરી શકાય તેવું, બિન-ઝેરી અને સસ્તું હોય. તેથી જ અમે અમારા પ્રયોગો માટે ગોઇથાઇટ જેવા વ્યાપકપણે વિતરિત માટી ખનિજો પસંદ કર્યા."
ટીમે તેમના ઉત્પ્રેરકને સંશ્લેષણ કરવા માટે એક સરળ ગર્ભાધાન પદ્ધતિનો ઉપયોગ કર્યો. ત્યારબાદ તેઓએ રુથેનિયમ-આધારિત (Ru) ફોટોસેન્સિટાઇઝર, ઇલેક્ટ્રોન દાતા અને 400 નેનોમીટરથી વધુ તરંગલંબાઇવાળા દૃશ્યમાન પ્રકાશની હાજરીમાં ઓરડાના તાપમાને CO2 ને ફોટોકેટાલિટીકલી ઘટાડવા માટે આયર્ન-સમર્થિત Al2O3 સામગ્રીનો ઉપયોગ કર્યો.
પરિણામો ખૂબ જ પ્રોત્સાહક છે. મુખ્ય ઉત્પાદન HCOOH માટે તેમની સિસ્ટમની પસંદગી 80-90% હતી જેનું ક્વોન્ટમ યીલ્ડ 4.3% હતું (જે સિસ્ટમની કાર્યક્ષમતા દર્શાવે છે).
આ અભ્યાસમાં આયર્ન-આધારિત સૌપ્રથમ ઘન ઉત્પ્રેરક રજૂ કરવામાં આવ્યું છે જે કાર્યક્ષમ ફોટોસેન્સિટાઇઝર સાથે જોડીને HCOOH ઉત્પન્ન કરી શકે છે. તે યોગ્ય સહાયક સામગ્રી (Al2O3) ના મહત્વ અને ફોટોકેમિકલ રિડક્શન પ્રતિક્રિયા પર તેની અસરની પણ ચર્ચા કરે છે.
"આ સંશોધનમાંથી મળેલી સમજ કાર્બન ડાયોક્સાઇડના અન્ય ઉપયોગી રસાયણોમાં ફોટોરિડક્શન માટે નવા ઉમદા ધાતુ-મુક્ત ઉત્પ્રેરક વિકસાવવામાં મદદ કરી શકે છે." અમારા સંશોધન દર્શાવે છે કે ગ્રીન એનર્જી અર્થતંત્રનો માર્ગ જટિલ નથી. ઉત્પ્રેરક તૈયારીની સરળ પદ્ધતિઓ પણ ઉત્તમ પરિણામો આપી શકે છે, અને તે જાણીતું છે કે પૃથ્વી-વિપુલ પ્રમાણમાં સંયોજનો, જો એલ્યુમિના જેવા સંયોજનો દ્વારા સમર્થિત હોય, તો તેનો ઉપયોગ CO2 ઘટાડવા માટે પસંદગીયુક્ત ઉત્પ્રેરક તરીકે થઈ શકે છે," પ્રો. મેડા નિષ્કર્ષ કાઢે છે.
સંદર્ભો: "દ્રશ્ય પ્રકાશ હેઠળ CO2 ફોટોરેડક્શન માટે પુનઃઉપયોગ કરી શકાય તેવા નક્કર ઉત્પ્રેરક તરીકે એલ્યુમિના-સપોર્ટેડ આલ્ફા-આયર્ન (III) ઓક્સીહાઇડ્રોક્સાઇડ" દાહેયોન એન, ડૉ. શુન્તા નિશિઓકા, ડૉ. શુહેઈ યાસુદા, ડૉ. તોમોકી કનાઝાવા, ડૉ. યોશિનોબુ કામાકુરા, પ્રો. યોશિનોબુ કામાકુરા, પ્રો. Nozawa, Prof. Kazuhiko Maeda, 12 મે 2022, Angewandte Chemie.DOI: 10.1002 / anie.202204948
"તે જ જગ્યાએ ગેસોલિન જેવા પ્રવાહી ઇંધણનો મોટો ફાયદો છે. તેમની ઊંચી ઉર્જા ઘનતાનો અર્થ લાંબી રેન્જ અને ઝડપી રિફ્યુઅલિંગ થાય છે."
કેટલાક આંકડાઓ વિશે શું? ફોર્મિક એસિડની ઉર્જા ઘનતા ગેસોલિન સાથે કેવી રીતે તુલના કરે છે? રાસાયણિક સૂત્રમાં ફક્ત એક કાર્બન અણુ હોવાથી, મને શંકા છે કે તે ગેસોલિનની નજીક પણ આવશે.
આ ઉપરાંત, ગંધ ખૂબ જ ઝેરી છે અને એસિડ તરીકે, તે ગેસોલિન કરતાં વધુ કાટ લાગતી હોય છે. આ વણઉકેલાયેલી એન્જિનિયરિંગ સમસ્યાઓ નથી, પરંતુ જ્યાં સુધી ફોર્મિક એસિડ રેન્જ વધારવા અને બેટરી રિફ્યુઅલિંગ સમય ઘટાડવામાં નોંધપાત્ર ફાયદાઓ પ્રદાન ન કરે, ત્યાં સુધી તે કદાચ પ્રયત્નો કરવા યોગ્ય નથી.
જો તેઓ માટીમાંથી ગોથાઇટ કાઢવાનું આયોજન કરે, તો તે ઊર્જા-સઘન ખાણકામ કામગીરી હશે અને પર્યાવરણને સંભવિત રીતે નુકસાનકારક હશે.
તેઓ જમીનમાં ઘણા બધા ગોથાઇટનો ઉલ્લેખ કરી શકે છે કારણ કે મને શંકા છે કે ગોથાઇટનું સંશ્લેષણ કરવા માટે જરૂરી કાચો માલ મેળવવા અને તેમની પ્રતિક્રિયા આપવા માટે વધુ ઊર્જાની જરૂર પડશે.
પ્રક્રિયાના સમગ્ર જીવન ચક્રને જોવું અને દરેક વસ્તુની ઉર્જા કિંમતની ગણતરી કરવી જરૂરી છે. નાસાને મફત પ્રક્ષેપણ જેવી કોઈ વસ્તુ મળી નથી. અન્ય લોકોએ આ ધ્યાનમાં રાખવાની જરૂર છે.
સાયટેકડેઇલી: 1998 પછીના શ્રેષ્ઠ ટેક સમાચારનું ઘર. ઇમેઇલ અથવા સોશિયલ મીડિયા દ્વારા નવીનતમ ટેક સમાચાર સાથે અદ્યતન રહો.
મોટાભાગના લોકોને BBQ ના ધુમાડાવાળા અને માદક સ્વાદ વિશે વિચારવાથી જ લાળ નીકળી જાય છે. ઉનાળો આવી ગયો છે, અને ઘણા લોકો માટે...