اخبار علم و فناوری

تبدیل کربن دی اکسید به انرژی قابل استفاده

تصور کنید اگر دی اکسید کربن (CO2) به آسانی قابل تبدیل به انرژی قابل استفاده باشد، هر زمانی که شما یک وسیله نقلیه رانندگی می کنید، یک عنصر کلیدی برای تولید سوخت تولید می کنید. مانند فتوسنتز در گیاهان، ما می توانیم CO2 را به مولکول هایی تبدیل کنیم که برای زندگی روزمره ضروری هستند. اکنون دانشمندان یک قدم به وقوع این مسئله نزدیکتر هستند.

محققان آزمایشگاه ملی ایالات متحده وزارت انرژی ایالات متحده (DOE)  یک الکترکتیویتال جدید را شناسایی کرده است که به طور موثر CO2 را به مونوکسید کربن (CO) تبدیل می کند که یک مولکول بسیار پر انرژی است. یافته های آنها در فوریه 1 در علوم انرژی و محیط زیست منتشر شد.
راه های بسیاری برای استفاده از CO وجود دارد.
اگر یک مسیر پایدار و مقرون به صرفه برای تبدیل CO2 به CO وجود داشته باشد شما می توانید آن را با آب برای تولید گاز هیدروژن غنی از انرژی و یا با هیدروژن برای تولید مواد شیمیایی مفید مانند هیدروکربن ها و یا الکل ها استفاده کنید.

دانشمندان مدت ها تلاش برای تبدیل CO2 به CO را دنبال کرده اند، اما الکترو کاتالیزورهای سنتی نمی توانند به طور موثر واکنش را آغاز کنند. به این دلیل که واکنش رقابتی که واکنش تکامل هیدروژن (HER) یا “تقسیم آب” نامیده می شود، بیشتر از واکنش تبدیل CO2 است.

بعضی از فلزات نجیب مانند طلا و پلاتین می توانند از HER اجتناب کنند و CO2 را به CO تبدیل کنند؛ با این حال، این فلزات نسبتا نادر و گران هستند بنابراین، برای تبدیل CO2 به CO به روش مقرون به صرفه، دانشمندان از فرم کاملا جدیدی از کاتالیزور استفاده کردند. به جای نانوذرات فلز نجیب، آنها از اتمهای نیکل استفاده می کنند.
استویتسکی گفت: “اتمهای واحد ترجیح میدهند CO تولید کنند، نه اینکه HER رقابت کنند، زیرا سطح یک فلز بزرگ از اتمهای مختلف بسیار متفاوت است.”

علاوه بر خواص انرژی منحصر به فرد اتمهای تک، واکنش مکمل سیگنال توسط تعامل اتمهای نیکل با یک برگ اطراف گرافن تسهیل شد. محکم کردن اتم ها به گرافن دانشمندان را قادر می سازد که کاتالیزور را تنظیم کنند و HER را سرکوب کنند.

دانشمندان با استفاده از میکروسکوپ الکترونی پرتو اسکن (STEM) در مرکز نانومواد عملکردی (CFN) Brookhaven، اداره امور علمی دانشگاه DOE، به بررسی دقیق تر اتمهای نیکل منفرد  در ورقه گرافنی نازک اتمی پرداختند. دانشمندان با اسکن کردن پروب الکترونی روی نمونه، توانستند اتمهای گسسته نیکل روی گرافن را تصور کنند.

سوئین هوانگ، دانشمند CFN گفت: “میکروسکوپ انتقال الکترونیکی پیشرفته ما یک ابزار منحصر به فرد برای دیدن ویژگی های بسیار کوچک، مانند اتم های تک هسته ای است.”

دونگ سو همچنین یک دانشمند CFN  افزود: “اتمهای واحد معمولا ناپایدار هستند و تمایل دارند که بر روی پشتیبانی قرار گیرند.”با این وجود، ما متوجه شدیم که اتمهای نیکل منفرد به طور یکنواخت توزیع شده اند، که به دلیل عملکرد بسیار عالی واکنش تبدیل شده است.”

برای تجزیه و تحلیل پیچیدگی های شیمیایی مواد، دانشمندان با استفاده از beamline 8-ID در منبع نور Synchrotron Light Source II (NSLS-II) – همچنین یک نهاد کاربردی در آزمایشگاه Brookhaven استفاده کردند. نور اشعه ایکس فوق العاده روشن در NSLS-II دانشمندان را قادر می سازد تا با دیدگاه دقیقی ساختار داخلی مواد را ببینند.

استونیتسکی گفت: “فوتونها یا ذرات نور، با الکترونها در اتمهای نیکل ارتباط برقرار می کنند تا دو چیز را انجام دهند.” “آنها الکترون ها را به حالت های انرژی بالاتر ارسال می کنند و با الگو برداری از این حالت های انرژی ،ما می توانیم پیکربندی الکترونیکی و وضعیت شیمیایی این ماده را درک کنیم. با افزایش انرژی فوتون ها، الکترون ها را از اتم ها عناصر همسایه برداریم و با آنها ارتباط برقرار کنیم . ” در اصل، این دانشمندان با یک تصویر از ساختار محلی اتم های نیکل ارائه دادند.

بر اساس نتایج مطالعات در دانشگاه هاروارد، NSLS-II، CFN و موسسات دیگر، دانشمندان یک اتم نیکل منفرد کشف کردند که واکنش تبدیل CO2 با حداکثر بازدهی 97 درصد است. دانشمندان می گویند این یک قدم بزرگ برای بازیافت CO2 به انرژی و مواد شیمیایی قابل استفاده است.

وانگ می گوید: “در حال حاضر هدف ما تولید این کاتالیزور اتمی در مقیاس ارزان و وسیع است”.

ماه سا شاه بنده

مهندس ماه سا شاه بنده Mahsa shahbandeh دارای مدرک کارشناسی مهندسی محیط زیست از دانشگاه محیط زیست کارشناسی ارشد مهندسی محیط زیست -ارزیابی و آمایش سرزمین از دانشگاه محیط زیست

مطالب مرتبط

دیدگاهتان را بنویسید

Translate »
%u0637%u0631%u0627%u062D%u06CC %u0633%u0627%u06CC%u062A
طراحی سایتسئوسرویس و تعمیر کولر گازی
Copy Protected by Chetan's WP-Copyprotect.
بسته