लेजर प्रौद्योगिकी में प्रगति ने स्वच्छ ईंधन और ऊर्जा के लिए नए आयाम खोले

वैज्ञानिकों ने एक ऐसी लेजर तकनीक विकसित की है जो भविष्य में स्वच्छ ईंधन और ऊर्जा प्रौद्योगिकियों के लिए रास्ते खोल सकती है।

हमें जीवाश्म ईंधन, तेल और प्राकृतिक गैस के स्थान पर पर्यावरण के अनुकूल और टिकाऊ तरीकों की तत्काल आवश्यकता है। कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) जीवाश्म ईंधन पर निर्भर सभी गतिविधियों और स्रोतों से उत्पन्न होने वाला एक प्रचुर अपशिष्ट उत्पाद है। विश्व भर में बिजली उत्पादन संयंत्रों, वाहनों और औद्योगिक प्रतिष्ठानों से अपशिष्ट उत्पाद के रूप में प्रतिवर्ष लगभग 35 अरब मीट्रिक टन कार्बन डाइऑक्साइड हमारे ग्रह के वायुमंडल में उत्सर्जित होता है। वैश्विक जलवायु पर CO2 के प्रभावों को कम करने के लिए, इस अपशिष्ट CO2 को कार्बन मोनोऑक्साइड और अन्य ऊर्जा-समृद्ध स्रोतों जैसी उपयोगी ऊर्जा में परिवर्तित किया जा सकता है । उदाहरण के लिए, पानी के साथ अभिक्रिया करने पर CO2 ऊर्जा-समृद्ध हाइड्रोजन गैस उत्पन्न करती है, और हाइड्रोजन के साथ अभिक्रिया करने पर हाइड्रोकार्बन या अल्कोहल जैसे उपयोगी रसायन उत्पन्न करती है। ऐसे उत्पादों का उपयोग विभिन्न उद्देश्यों के लिए और वह भी वैश्विक औद्योगिक स्तर पर किया जा सकता है।

इलेक्ट्रोकैटालिस्ट उत्प्रेरक होते हैं जो विद्युत रासायनिक प्रतिक्रियाओं में भाग लेते हैं - जब एक रासायनिक प्रतिक्रिया हो रही होती है लेकिन विद्युत शक्ति भी शामिल होती है। उदाहरण के लिए, सही उत्प्रेरक पानी को नियंत्रित तरीके से बनाने के लिए हाइड्रोजन और ऑक्सीजन की प्रतिक्रिया करने में मदद कर सकता है, अन्यथा यह सिर्फ दो गैसों का एक यादृच्छिक मिश्रण होगा। या फिर हाइड्रोजन और ऑक्सीजन को जलाकर बिजली पैदा करना भी। इलेक्ट्रोकैटालिस्ट रासायनिक प्रतिक्रियाओं की दर को संशोधित या बढ़ाते हैं, बिना प्रतिक्रिया में खुद को खपत किए। CO2 के संदर्भ में, इलेक्ट्रोकैटालिस्ट्स को वांछित के रूप में CO2 की कमी में दक्षता 'कदम-परिवर्तन' प्राप्त करने के मामले में प्रासंगिक और आशाजनक के रूप में देखा जाता है।

दुर्भाग्य से, ये इलेक्ट्रोकैटलिस्ट कैसे काम करते हैं, इसका सटीक तंत्र पूरी तरह से समझा नहीं गया है और समाधान में निष्क्रिय अणुओं के "शोर" के साथ अल्पकालिक मध्यवर्ती अणुओं की परतों के बीच अंतर करना एक महत्वपूर्ण चुनौती बनी हुई है। तंत्र की यह सीमित समझ विद्युत उत्प्रेरकों के डिजाइन में किसी भी संभावित परिवर्तन में कठिनाइयाँ उत्पन्न करती है।

ब्रिटेन के लिवरपूल विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों ने नेचर कैटालिसिस में प्रकाशित अपने अध्ययन में कार्बन डाइऑक्साइड के विद्युत रासायनिक अपचयन के लिए लेजर -आधारित स्पेक्ट्रोस्कोपी तकनीक का प्रदर्शन किया है । उन्होंने पहली बार विद्युत रासायनिक प्रयोगों के साथ वाइब्रेशनल सम-फ्रीक्वेंसी जनरेशन (VSFG) स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग करके एक उत्प्रेरक (Mn(bpy)(CO)3Br) का अध्ययन किया, जिसे CO2 अपचयन के लिए एक आशाजनक विद्युत उत्प्रेरक माना जाता है। अभिक्रिया के उत्प्रेरक चक्र में बहुत कम समय के लिए उपस्थित रहने वाले महत्वपूर्ण मध्यवर्ती पदार्थों के व्यवहार का पहली बार अवलोकन किया गया। VSFG तकनीक उत्प्रेरक चक्र में अत्यंत अल्पकालिक अवस्था वाले पदार्थों के व्यवहार और गति का अध्ययन करना संभव बनाती है और इस प्रकार हमें यह समझने में मदद करती है कि विद्युत उत्प्रेरक कैसे कार्य करते हैं। इस प्रकार, रासायनिक अभिक्रिया में विद्युत उत्प्रेरकों के कार्य करने के सटीक व्यवहार को समझा जा सकता है।

यह अध्ययन कुछ जटिल रासायनिक प्रक्रियाओं की जानकारी प्रदान करता है और हमें विद्युत उत्प्रेरकों के लिए नए डिज़ाइन तैयार करने में मदद कर सकता है। शोधकर्ता पहले से ही इस तकनीक की संवेदनशीलता को बेहतर बनाने के तरीकों पर शोध कर रहे हैं और बेहतर सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात के लिए एक नई पहचान प्रणाली विकसित कर रहे हैं। यह दृष्टिकोण कुशल स्वच्छ ईंधन के लिए नए रास्ते खोल सकता है और स्वच्छ ऊर्जा की संभावनाओं को बढ़ा सकता है । व्यावसायिक स्तर पर अधिक दक्षता प्राप्त करने के लिए अंततः इस प्रक्रिया को औद्योगिक स्तर पर विस्तारित करने की आवश्यकता है। जीवाश्म ईंधन जलाने वाले संयंत्रों से उत्पन्न भारी मात्रा में CO2 के प्रबंधन के लिए औद्योगिक प्रगति की आवश्यकता होगी।

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स्रोत (रों)

नेरी जी एट अल. 2018. पृथ्वी पर प्रचुर मात्रा में पाए जाने वाले उत्प्रेरक द्वारा कार्बन डाइऑक्साइड अपचयन के दौरान इलेक्ट्रोड सतह पर उत्प्रेरक मध्यवर्ती पदार्थों का पता लगाना। नेचर कैटालिसिस । https://doi.org/10.17638/datacat.liverpool.ac.uk/533

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