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 को बदलने के लिए तत्काल पर्यावरण अनुकूल और टिकाऊ तरीकों की आवश्यकता है। कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) उन सभी गतिविधियों और स्रोतों से उत्पन्न एक प्रचुर अपशिष्ट उत्पाद है जो जीवाश्म ईंधन पर निर्भर हैं। हमारे यहां लगभग 35 अरब मीट्रिक टन कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जित होती है ग्रह के दुनिया भर में बिजली उत्पादन करने वाले बिजली संयंत्रों, वाहनों और औद्योगिक प्रतिष्ठानों से निकलने वाले अपशिष्ट उत्पाद के रूप में हर साल वायुमंडल में प्रदूषण फैलता है। वैश्विक जलवायु पर CO2 के प्रभाव को कम करने के लिए, इस बर्बाद CO2 को उपयोगी में परिवर्तित किया जा सकता है ऊर्जा जैसे कार्बन मोनोऑक्साइड और अन्य ऊर्जा-प्रचुर स्रोत। उदाहरण के लिए, पानी के साथ प्रतिक्रिया करके CO2 ऊर्जा से भरपूर हाइड्रोजन गैस पैदा करती है, जब हाइड्रोजन के साथ प्रतिक्रिया की जाती है तो यह हाइड्रोकार्बन या अल्कोहल जैसे उपयोगी रसायनों का उत्पादन करती है। ऐसे उत्पादों का उपयोग विभिन्न उद्देश्यों के लिए किया जा सकता है और वह भी वैश्विक औद्योगिक पैमाने पर।

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।

लिवरपूल यूनिवर्सिटी यूके के वैज्ञानिकों ने प्रदर्शित किया है लेज़रमें प्रकाशित उनके अध्ययन में इन-सीटू कार्बन डाइऑक्साइड की विद्युत रासायनिक कमी के लिए आधारित स्पेक्ट्रोस्कोपी तकनीक प्रकृति कैटालिसिस. उन्होंने पहली बार एक उत्प्रेरक (Mn(bpy)(CO)3Br) का पता लगाने के लिए इलेक्ट्रोकेमिकल प्रयोगों के साथ-साथ वाइब्रेशनल सम-फ़्रीक्वेंसी जेनरेशन या VSFG स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग किया, जिसे एक आशाजनक CO2 कमी इलेक्ट्रोकैटलिस्ट के रूप में देखा जाता है। प्रतिक्रिया के उत्प्रेरक चक्र में बहुत कम अंतराल के लिए मौजूद महत्वपूर्ण बिचौलियों का व्यवहार पहली बार देखा गया था। वीएसएफजी तकनीक एक उत्प्रेरक चक्र में अत्यंत अल्पकालिक प्रजातियों के व्यवहार और गति का पालन करना संभव बनाती है और इसलिए हमें यह समझने में मदद करती है कि इलेक्ट्रोकैटलिस्ट कैसे काम करते हैं। तो, एक रासायनिक प्रतिक्रिया में विद्युत उत्प्रेरक कैसे काम करते हैं, इसका सटीक व्यवहार समझा जाता है।

यह अध्ययन कुछ जटिल रासायनिक मार्गों में अंतर्दृष्टि प्रदान करता है और हमें विद्युत उत्प्रेरक के लिए नए डिजाइन बनाने की अनुमति दे सकता है। शोधकर्ता पहले से ही इस तकनीक की संवेदनशीलता में सुधार करने के तरीके की जांच कर रहे हैं और बेहतर सिग्नल टू शोर अनुपात के लिए एक नई पहचान प्रणाली विकसित कर रहे हैं। यह दृष्टिकोण कुशल के लिए रास्ते खोलने में मदद कर सकता है स्वच्छ ईंधन और के लिए अधिक संभावनाएं जुटाएं स्वच्छ ऊर्जा. वाणिज्यिक स्तर पर अधिक दक्षता प्राप्त करने के लिए इस तरह की प्रक्रिया को अंततः औद्योगिक रूप से बढ़ाने की आवश्यकता है। जीवाश्म ईंधन जलाने वाले संयंत्रों से उत्पादित CO2 की बड़ी मात्रा को संभालने के लिए औद्योगिक उन्नति की आवश्यकता होगी।

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स्रोत (रों)

नेरी जी एट अल। 2018. एक पृथ्वी-प्रचुर मात्रा में उत्प्रेरक द्वारा कार्बन डाइऑक्साइड की कमी के दौरान इलेक्ट्रोड सतह पर उत्प्रेरक मध्यवर्ती का पता लगाना। प्रकृति कैटालिसिस. https://doi.org/10.17638/datacat.liverpool.ac.uk/533

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