Përparimet në teknologjinë lazer hapin pamje të reja për karburant dhe energji më të pastër

Shkencëtarët kanë zhvilluar një teknologji lazer që mund të hapë rrugë për teknologjitë e karburantit të pastër dhe energjisë në të ardhmen.

Ne kemi nevojë urgjente për mënyra miqësore me mjedisin dhe të qëndrueshme për të zëvendësuar lëndët djegëse fosile, naftën dhe gazin natyror. Dioksidi i karbonit (CO2) është një mbetje e bollshme e prodhuar nga të gjitha aktivitetet dhe burimet që mbështeten në lëndët djegëse fosile. Rreth 35 miliardë tonë metrikë dioksid karboni lëshohet në tonin e planetit atmosferë çdo vit si një produkt i mbeturinave nga termocentralet gjeneruese të energjisë elektrike, automjetet dhe strukturat industriale në të gjithë globin. Për të zbutur efektet e CO2 në klimën globale, ky CO2 i humbur mund të shndërrohet në të përdorshëm energji si monoksidi i karbonit dhe burime të tjera me energji të bollshme. Për shembull, duke reaguar me ujin CO2 prodhon gaz hidrogjeni të pasur me energji, kur reagon me hidrogjen prodhon kimikate të dobishme si hidrokarbure ose alkool. Produkte të tilla mund të përdoren për qëllime të ndryshme dhe gjithashtu në një shkallë industriale globale.

Elektrokatalizatorët janë katalizatorë që marrin pjesë në reaksionet elektrokimike - kur ndodh një reaksion kimik, por përfshihet edhe energjia elektrike. Për shembull, katalizatori i duhur mund të ndihmojë në reagimin e hidrogjenit dhe oksigjenit për të krijuar ujë në një mënyrë të kontrolluar, përndryshe do të jetë thjesht një përzierje e rastësishme e dy gazeve. Ose edhe për të prodhuar energji elektrike duke djegur hidrogjen dhe oksigjen. Elektrokatalizatorët modifikojnë ose rrisin shpejtësinë e reaksioneve kimike pa u konsumuar vetë në reaksion. Në kontekstin e CO2, elektrokatalizatorët shihen si të rëndësishëm dhe premtues për sa i përket arritjes së 'ndryshimit hapi' të efikasitetit në reduktimin e CO2 sipas dëshirës.

Fatkeqësisht, mekanizmi i saktë se si funksionojnë këta elektrokatalizatorë nuk është kuptuar plotësisht dhe mbetet një sfidë e rëndësishme të bëhet dallimi midis shtresave të molekulave të ndërmjetme jetëshkurtër me "zhurmën" e molekulave joaktive në tretësirë. Ky kuptim i kufizuar i mekanizmit paraqet vështirësi në çdo ndryshim të mundshëm në projektimin e elektrokatalizatorëve.

Shkencëtarët në Universitetin e Liverpool në Mbretërinë e Bashkuar kanë demonstruar një lazer-teknika e spektroskopisë së bazuar për reduktimin elektrokimik të dioksidit të karbonit in-situ në studimin e tyre të botuar në Kataliza e natyrës. Ata përdorën për herë të parë spektroskopinë e shumës së frekuencës vibruese ose VSFG së bashku me eksperimentet elektrokimike për të eksploruar një katalizator (Mn(bpy) (CO) 3Br) i cili shihet si një elektrokatalizator premtues për reduktimin e CO2. Sjellja e ndërmjetësve të rëndësishëm të cilët janë të pranishëm në ciklin katalitik të një reaksioni për një interval shumë të shkurtër është vërejtur për herë të parë. Teknologjia VSFG bën të mundur ndjekjen e sjelljes dhe lëvizjes edhe të specieve jashtëzakonisht jetëshkurtër në një cikël katalitik dhe për këtë arsye na ndihmon të kuptojmë se si funksionojnë elektrokatalizatorët. Pra, kuptohet sjellja e saktë se si veprojnë elektrokatalizatorët në një reaksion kimik.

Ky studim ofron njohuri në disa nga rrugët komplekse kimike dhe mund të na lejojë të krijojmë dizajne të reja për elektrokatalizatorët. Studiuesit tashmë po hetojnë se si të përmirësojnë ndjeshmërinë e kësaj teknike dhe po zhvillojnë një sistem të ri zbulimi për raportin më të mirë të sinjalit ndaj zhurmës. Kjo qasje mund të ndihmojë në hapjen e rrugëve për efikasitet karburant i pastër dhe të mbledhin më shumë potencial për energji të pastër. Një proces i tillë përfundimisht duhet të rritet industrialisht për të arritur më shumë efikasitet në nivelin tregtar. Trajtimi i vëllimeve të mëdha të CO2 të prodhuar nga impiantet e djegies së karburanteve fosile do të kërkojë përparim industrial.

***

Burimi (s)

Neri G etj. 2018. Zbulimi i ndërmjetësve katalitikë në një sipërfaqe të elektrodës gjatë reduktimit të dioksidit të karbonit nga një katalizator i bollshëm në tokë. Kataliza e natyrës. https://doi.org/10.17638/datacat.liverpool.ac.uk/533

***