આ લેખની સમીક્ષા સાયન્સ એક્સની સંપાદકીય પ્રક્રિયાઓ અને નીતિઓ અનુસાર કરવામાં આવી છે. સંપાદકોએ સામગ્રીની અખંડિતતા સુનિશ્ચિત કરતી વખતે નીચેના ગુણો પર ભાર મૂક્યો છે:
કાર્બન ડાયોક્સાઇડ (CO2) પૃથ્વી પરના જીવન માટે એક આવશ્યક સ્ત્રોત છે અને ગ્રીનહાઉસ ગેસ છે જે ગ્લોબલ વોર્મિંગમાં ફાળો આપે છે. આજે, વૈજ્ઞાનિકો નવીનીકરણીય, ઓછા કાર્બન ઇંધણ અને ઉચ્ચ-મૂલ્યવાળા રાસાયણિક ઉત્પાદનોના ઉત્પાદન માટે એક આશાસ્પદ સ્ત્રોત તરીકે કાર્બન ડાયોક્સાઇડનો અભ્યાસ કરી રહ્યા છે.
સંશોધકો માટે પડકાર એ છે કે કાર્બન ડાયોક્સાઇડને કાર્બન મોનોક્સાઇડ, મિથેનોલ અથવા ફોર્મિક એસિડ જેવા ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા કાર્બન મધ્યવર્તી પદાર્થોમાં રૂપાંતરિત કરવાની કાર્યક્ષમ અને ખર્ચ-અસરકારક રીતો ઓળખવી.
નેશનલ રિન્યુએબલ એનર્જી લેબોરેટરી (NREL) ના કે.કે. ન્યુઅરલિન અને આર્ગોન નેશનલ લેબોરેટરી અને ઓક રિજ નેશનલ લેબોરેટરીના સહયોગીઓની આગેવાની હેઠળની એક સંશોધન ટીમે આ સમસ્યાનો આશાસ્પદ ઉકેલ શોધી કાઢ્યો છે. ટીમે ઉચ્ચ ઉર્જા કાર્યક્ષમતા અને ટકાઉપણું સાથે નવીનીકરણીય વીજળીનો ઉપયોગ કરીને કાર્બન ડાયોક્સાઇડમાંથી ફોર્મિક એસિડ ઉત્પન્ન કરવા માટે રૂપાંતર પદ્ધતિ વિકસાવી છે.
"કાર્બન ડાયોક્સાઇડના ફોર્મિક એસિડમાં કાર્યક્ષમ ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ રૂપાંતર માટે સ્કેલેબલ મેમ્બ્રેન ઇલેક્ટ્રોડ એસેમ્બલી આર્કિટેક્ચર" શીર્ષક ધરાવતો અભ્યાસ જર્નલ નેચર કોમ્યુનિકેશન્સમાં પ્રકાશિત થયો હતો.
ફોર્મિક એસિડ એ એક સંભવિત રાસાયણિક મધ્યસ્થી છે જેનો ઉપયોગ વિશાળ શ્રેણીમાં થાય છે, ખાસ કરીને રાસાયણિક અથવા જૈવિક ઉદ્યોગોમાં કાચા માલ તરીકે. ફોર્મિક એસિડને સ્વચ્છ ઉડ્ડયન બળતણમાં બાયોરિફાઇનિંગ માટે ફીડસ્ટોક તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે.
CO2 ના વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણના પરિણામે CO2 નું પ્રમાણ ફોર્મિક એસિડ જેવા રાસાયણિક મધ્યવર્તી પદાર્થો અથવા ઇથિલિન જેવા અણુઓમાં ઘટે છે જ્યારે ઇલેક્ટ્રોલિટીક કોષ પર વિદ્યુત સંભવિતતા લાગુ કરવામાં આવે છે.
ઇલેક્ટ્રોલાઇઝરમાં મેમ્બ્રેન-ઇલેક્ટ્રોડ એસેમ્બલી (MEA) માં સામાન્ય રીતે ઇલેક્ટ્રોકેટાલિસ્ટ અને આયન-વાહક પોલિમર ધરાવતા બે ઇલેક્ટ્રોડ વચ્ચે સેન્ડવીચ કરેલ આયન-વાહક પટલ (કેટેશન અથવા આયન વિનિમય પટલ) હોય છે.
ફ્યુઅલ સેલ ટેકનોલોજી અને હાઇડ્રોજન ઇલેક્ટ્રોલિસિસમાં ટીમની કુશળતાનો ઉપયોગ કરીને, તેઓએ CO2 ના ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ઘટાડાને ફોર્મિક એસિડ સાથે સરખાવવા માટે ઇલેક્ટ્રોલિટીક કોષોમાં અનેક MEA રૂપરેખાંકનોનો અભ્યાસ કર્યો.
વિવિધ ડિઝાઇનના નિષ્ફળતા વિશ્લેષણના આધારે, ટીમે હાલના મટીરીયલ સેટની મર્યાદાઓનો ઉપયોગ કરવાનો પ્રયાસ કર્યો, ખાસ કરીને વર્તમાન આયન વિનિમય પટલમાં આયન અસ્વીકારનો અભાવ, અને એકંદર સિસ્ટમ ડિઝાઇનને સરળ બનાવવાનો પ્રયાસ કર્યો.
NREL ના KS Neierlin અને Leiming Hu દ્વારા શોધાયેલ, નવા છિદ્રિત કેશન વિનિમય પટલનો ઉપયોગ કરીને સુધારેલ MEA ઇલેક્ટ્રોલાઇઝર હતું. આ છિદ્રિત પટલ સુસંગત, અત્યંત પસંદગીયુક્ત ફોર્મિક એસિડ ઉત્પાદન પૂરું પાડે છે અને ઑફ-ધ-શેલ્ફ ઘટકોનો ઉપયોગ કરીને ડિઝાઇનને સરળ બનાવે છે.
"આ અભ્યાસના પરિણામો ફોર્મિક એસિડ જેવા કાર્બનિક એસિડના ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ઉત્પાદનમાં એક આદર્શ પરિવર્તન દર્શાવે છે," સહ-લેખક નીયરલિને જણાવ્યું. "છિદ્રિત પટલ માળખું અગાઉના ડિઝાઇનની જટિલતાને ઘટાડે છે અને તેનો ઉપયોગ અન્ય ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ કાર્બન ડાયોક્સાઇડ રૂપાંતર ઉપકરણોની ઊર્જા કાર્યક્ષમતા અને ટકાઉપણું સુધારવા માટે પણ થઈ શકે છે."
કોઈપણ વૈજ્ઞાનિક સફળતાની જેમ, ખર્ચ પરિબળો અને આર્થિક શક્યતાઓને સમજવી મહત્વપૂર્ણ છે. વિવિધ વિભાગોમાં કામ કરતા, NREL સંશોધકો ઝે હુઆંગ અને તાઓ લિંગે એક તકનીકી-આર્થિક વિશ્લેષણ રજૂ કર્યું જેમાં આજની ઔદ્યોગિક ફોર્મિક એસિડ ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓ સાથે ખર્ચ સમાનતા પ્રાપ્ત કરવાના રસ્તાઓ ઓળખવામાં આવ્યા જ્યારે નવીનીકરણીય વીજળીનો ખર્ચ 2.3 સેન્ટ પ્રતિ કિલોવોટ-કલાક અથવા તેનાથી ઓછો હોય.
"ટીમે વ્યાપારી રીતે ઉપલબ્ધ ઉત્પ્રેરક અને પોલિમર મેમ્બ્રેન સામગ્રીનો ઉપયોગ કરીને આ પરિણામો પ્રાપ્ત કર્યા, જ્યારે આધુનિક ઇંધણ કોષો અને હાઇડ્રોજન ઇલેક્ટ્રોલિસિસ પ્લાન્ટ્સની સ્કેલેબિલિટીનો લાભ લેતી MEA ડિઝાઇન બનાવી," નીઅરલિને જણાવ્યું.
"આ સંશોધનના પરિણામો નવીનીકરણીય વીજળી અને હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ કરીને કાર્બન ડાયોક્સાઇડને ઇંધણ અને રસાયણોમાં રૂપાંતરિત કરવામાં મદદ કરી શકે છે, જે સ્કેલ-અપ અને વ્યાપારીકરણ તરફના સંક્રમણને વેગ આપે છે."
ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ કન્વર્ઝન ટેકનોલોજી એ NREL ના ઇલેક્ટ્રોન્સ ટુ મોલેક્યુલ્સ પ્રોગ્રામનો મુખ્ય તત્વ છે, જે આગામી પેઢીના નવીનીકરણીય હાઇડ્રોજન, શૂન્ય ઇંધણ, રસાયણો અને ઇલેક્ટ્રિકલી સંચાલિત પ્રક્રિયાઓ માટે સામગ્રી પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે.
"અમારો કાર્યક્રમ કાર્બન ડાયોક્સાઇડ અને પાણી જેવા અણુઓને ઉર્જા સ્ત્રોત તરીકે સેવા આપી શકે તેવા સંયોજનોમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે નવીનીકરણીય વીજળીનો ઉપયોગ કરવાની રીતો શોધી રહ્યો છે," NREL ના ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સફર અને/અથવા ઇંધણ ઉત્પાદન અથવા રસાયણો માટે પૂર્વગામી વ્યૂહરચનાના ડિરેક્ટર રેન્ડી કોર્ટરાઇટે જણાવ્યું હતું.
"આ ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ રૂપાંતર સંશોધન એક સફળતા પૂરી પાડે છે જેનો ઉપયોગ વિવિધ ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ રૂપાંતર પ્રક્રિયાઓમાં થઈ શકે છે, અને અમે આ જૂથમાંથી વધુ આશાસ્પદ પરિણામોની રાહ જોઈ રહ્યા છીએ."
વધુ માહિતી: લીમિંગ હુ એટ અલ., CO2 ના ફોર્મિક એસિડમાં કાર્યક્ષમ ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ રૂપાંતર માટે સ્કેલેબલ મેમ્બ્રેન ઇલેક્ટ્રોડ એસેમ્બલી આર્કિટેક્ચર, નેચર કોમ્યુનિકેશન્સ (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-43409-6
જો તમને કોઈ ટાઇપિંગ ભૂલ, અચોક્કસતાનો સામનો કરવો પડે, અથવા આ પૃષ્ઠ પર સામગ્રી સંપાદિત કરવા માટે વિનંતી સબમિટ કરવા માંગતા હો, તો કૃપા કરીને આ ફોર્મનો ઉપયોગ કરો. સામાન્ય પ્રશ્નો માટે, કૃપા કરીને અમારા સંપર્ક ફોર્મનો ઉપયોગ કરો. સામાન્ય પ્રતિસાદ માટે, નીચે જાહેર ટિપ્પણીઓ વિભાગનો ઉપયોગ કરો (સૂચનાઓ અનુસરો).
તમારો પ્રતિસાદ અમારા માટે ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે. જોકે, સંદેશાઓની સંખ્યા વધુ હોવાથી, અમે વ્યક્તિગત પ્રતિભાવની ગેરંટી આપી શકતા નથી.
તમારા ઇમેઇલ સરનામાંનો ઉપયોગ ફક્ત પ્રાપ્તકર્તાઓને જણાવવા માટે થાય છે કે કોણે ઇમેઇલ મોકલ્યો છે. તમારા સરનામાંનો કે પ્રાપ્તકર્તાના સરનામાંનો ઉપયોગ અન્ય કોઈ હેતુ માટે કરવામાં આવશે નહીં. તમે દાખલ કરેલી માહિતી તમારા ઇમેઇલમાં દેખાશે અને ટેક એક્સપ્લોર દ્વારા કોઈપણ સ્વરૂપમાં સંગ્રહિત કરવામાં આવશે નહીં.
આ વેબસાઇટ કૂકીઝનો ઉપયોગ નેવિગેશનને સરળ બનાવવા, અમારી સેવાઓના તમારા ઉપયોગનું વિશ્લેષણ કરવા, જાહેરાત વૈયક્તિકરણ ડેટા એકત્રિત કરવા અને તૃતીય પક્ષો પાસેથી સામગ્રી પ્રદાન કરવા માટે કરે છે. અમારી વેબસાઇટનો ઉપયોગ કરીને, તમે સ્વીકારો છો કે તમે અમારી ગોપનીયતા નીતિ અને ઉપયોગની શરતો વાંચી અને સમજી છે.