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कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) पृथ्वी पर जीवन खातिर जरूरी संसाधन आ ग्रीनहाउस गैस दुनों हवे जे ग्लोबल वार्मिंग में योगदान देले। आज वैज्ञानिक लोग कार्बन डाइऑक्साइड के अक्षय, कम कार्बन वाला ईंधन आ उच्च मूल्य के रासायनिक उत्पाद सभ के उत्पादन खातिर एगो होनहार संसाधन के रूप में अध्ययन कर रहल बा।
शोधकर्ता लोग खातिर चुनौती ई बा कि कार्बन डाइऑक्साइड के उच्च गुणवत्ता वाला कार्बन इंटरमीडिएट जइसे कि कार्बन मोनोऑक्साइड, मेथनॉल भा फॉर्मिक एसिड में बदले के कुशल आ लागत प्रभावी तरीका के पहिचान कइल जाय।
नेशनल रिन्यूएबल एनर्जी लैबोरेटरी (एनआरईएल) के केके न्यूरलिन आ आर्गन नेशनल लैबोरेटरी आ ओक रिज नेशनल लैबोरेटरी के सहयोगी लोग के नेतृत्व में एगो रिसर्च टीम एह समस्या के एगो आशाजनक समाधान खोज लिहले बिया. टीम कार्बन डाइऑक्साइड से फॉर्मिक एसिड के उत्पादन खातिर एगो रूपांतरण तरीका विकसित कईलस जवना में अक्षय बिजली के इस्तेमाल कईल गईल बा, जवना में उच्च ऊर्जा दक्षता अवुरी स्थायित्व बा।
“कार्बन डाइऑक्साइड के फॉर्मिक एसिड में कुशल इलेक्ट्रोकेमिकल रूपांतरण खातिर स्केलेबल मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड असेंबली आर्किटेक्चर” नाम के ए अध्ययन नेचर कम्युनिकेशंस जर्नल में प्रकाशित भईल बा।
फॉर्मिक एसिड एगो संभावित रासायनिक मध्यवर्ती पदार्थ हवे जेकर बहुत सारा प्रयोग होला, खासतौर पर रासायनिक भा जैविक उद्योग सभ में कच्चा माल के रूप में। फॉर्मिक एसिड के साफ विमानन ईंधन में बायोरिफाइनिग खातिर फीडस्टॉक के रूप में भी पहचानल गइल बा।
CO2 के इलेक्ट्रोलाइसिस के परिणामस्वरूप CO2 के रासायनिक मध्यवर्ती पदार्थ जइसे कि फॉर्मिक एसिड भा एथिलीन नियर अणु सभ में कम हो जाला जब इलेक्ट्रोलाइटिक कोशिका पर बिद्युत बिभव लगावल जाला।
इलेक्ट्रोलाइजर में झिल्ली-इलेक्ट्रोड असेंबली (MEA) में आमतौर पर आयन-चालक झिल्ली (कैटियन भा आयन एक्सचेंज झिल्ली) होला जे दू गो इलेक्ट्रोड सभ के बीच सैंडविच कइल जाला जेह में इलेक्ट्रोकैटलिस्ट आ आयन-चालक बहुलक होला।
ईंधन कोशिका तकनीक आ हाइड्रोजन इलेक्ट्रोलाइसिस में टीम के विशेषज्ञता के इस्तेमाल करत ई लोग इलेक्ट्रोलाइटिक कोशिका सभ में कई गो एमईए कॉन्फिगरेशन सभ के अध्ययन कइल आ CO2 के इलेक्ट्रोकेमिकल रिडक्शन के तुलना फॉर्मिक एसिड से कइल।
बिबिध डिजाइन सभ के बिफलता के बिस्लेषण के आधार पर टीम मौजूदा सामग्री सेट सभ के सीमा सभ के फायदा उठावे के कोसिस कइलस, खासतौर पर वर्तमान आयन एक्सचेंज झिल्ली सभ में आयन रिजेक्शन के कमी के, आ समग्र सिस्टम डिजाइन के सरल बनावे के कोसिस कइलस।
एनआरईएल के केएस नेयरलिन आ लेइमिंग हू के आविष्कार एगो नया छिद्रित कैटियन एक्सचेंज झिल्ली के इस्तेमाल से एगो बेहतर एमईए इलेक्ट्रोलाइजर रहे। ई छिद्रित झिल्ली लगातार, बहुत चयनात्मक फॉर्मिक एसिड के उत्पादन प्रदान करे ले आ ऑफ-द-शेल्फ घटक सभ के इस्तेमाल से डिजाइन के सरल बनावे ले।
सह-लेखक नेयरलिन कहले कि, ए अध्ययन के नतीजा फॉर्मिक एसिड जईसन कार्बनिक एसिड के इलेक्ट्रोकेमिकल उत्पादन में पैराडाइम शिफ्ट के प्रतिनिधित्व करता। “छिद्रित झिल्ली संरचना से पहिले के डिजाइन के जटिलता कम हो जाला अवुरी एकर इस्तेमाल अन्य इलेक्ट्रोकेमिकल कार्बन डाइऑक्साइड रूपांतरण उपकरण के ऊर्जा दक्षता अवुरी स्थायित्व में सुधार खाती भी कईल जा सकता।”
जइसे कि कवनो वैज्ञानिक सफलता के साथ होला, लागत के कारक आ आर्थिक व्यवहार्यता के समझल जरूरी बा। विभागन में काम करत एनआरईएल के शोधकर्ता झे हुआंग आ ताओ लिंग एगो टेक्नो-इकोनॉमिक विश्लेषण पेश कइलन जवना में आज के औद्योगिक फॉर्मिक एसिड उत्पादन प्रक्रिया के साथे लागत समता हासिल करे के तरीका के पहचान कइल गइल जब अक्षय बिजली के लागत 2.3 सेंट प्रति किलोवाट-घंटा भा ओकरा से कम होखे.
नेयरलिन कहले कि, टीम व्यावसायिक रूप से उपलब्ध उत्प्रेरक अवुरी बहुलक झिल्ली सामग्री के इस्तेमाल से इ नतीजा हासिल कईलस, जबकि आधुनिक ईंधन कोशिका अवुरी हाइड्रोजन इलेक्ट्रोलाइसिस संयंत्र के स्केलेबिलिटी के फायदा उठावे वाला एमईए डिजाइन बनवलस।
“एह शोध के नतीजा अक्षय बिजली अवुरी हाइड्रोजन के इस्तेमाल से कार्बन डाइऑक्साइड के ईंधन अवुरी रसायन में बदले में मदद क सकता, जवना से स्केल-अप अवुरी व्यावसायिकरण के संक्रमण में तेजी आई।”
इलेक्ट्रोकेमिकल रूपांतरण तकनीक एनआरईएल के इलेक्ट्रॉन टू मोलेकुलस कार्यक्रम के एगो मूल तत्व हवे, जवन अगिला पीढ़ी के अक्षय हाइड्रोजन, जीरो ईंधन, रसायन आ बिजली से चले वाली प्रक्रिया खातिर सामग्री पर केंद्रित बा।
एनआरईएल के ईंधन उत्पादन खातिर इलेक्ट्रॉन ट्रांसफर आ/या पूर्ववर्ती रणनीति के निदेशक रैंडी कॉर्ट्राइट कहले कि, हमनी के कार्यक्रम कार्बन डाइऑक्साइड अवुरी पानी जईसन अणु के अयीसन यौगिक में बदले खाती अक्षय बिजली के इस्तेमाल करे के तरीका खोजता, जवन कि ऊर्जा के स्रोत के काम क सकता। भा रसायन के इस्तेमाल होला.”
“ई इलेक्ट्रोकेमिकल रूपांतरण अनुसंधान एगो अइसन सफलता प्रदान करेला जवना के इस्तेमाल इलेक्ट्रोकेमिकल रूपांतरण प्रक्रिया के एगो श्रृंखला में कईल जा सकता, अवुरी हमनी के ए समूह से अवुरी आशाजनक नतीजा के इंतजार करतानी।”
अउरी जानकारी: लेइमिंग हू एट अल., CO2 के फॉर्मिक एसिड में कुशल इलेक्ट्रोकेमिकल रूपांतरण खातिर स्केलेबल झिल्ली इलेक्ट्रोड असेंबली आर्किटेक्चर, नेचर कम्युनिकेशंस (2023)। डीओआई: 10.1038/s41467-023-43409-6 पर बा
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