Лазер технологийн дэвшил нь илүү цэвэр түлш, эрчим хүчний шинэ боломжийг нээж байна

Эрдэмтэд ирээдүйд цэвэр түлш, эрчим хүчний технологид хүрэх боломжийг нээж өгөх лазер технологийг бүтээжээ.

Бидэнд чулуужсан түлш, газрын тос, байгалийн хийг орлуулах байгаль орчинд ээлтэй, тогтвортой арга зам яаралтай хэрэгтэй байна. Нүүрстөрөгчийн давхар исэл (CO2) нь чулуужсан түлшинд тулгуурладаг бүх үйл ажиллагаа, эх үүсвэрээс үүсдэг элбэг хаягдал бүтээгдэхүүн юм. Манай улсад 35 тэрбум тонн нүүрстөрөгчийн давхар исэл ялгардаг гаригийнх дэлхийн өнцөг булан бүрт цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэдэг цахилгаан станц, тээврийн хэрэгсэл, үйлдвэрлэлийн байгууламжийн хаягдал бүтээгдэхүүн болгон агаар мандалд жил бүр . CO2-ын дэлхийн уур амьсгалд үзүүлэх нөлөөллийг багасгахын тулд энэ хаягдсан CO2-ыг ашиглах боломжтой болгон хувиргах нь дээр эрчим хүчний нүүрстөрөгчийн дутуу исэл болон бусад эрчим хүчний элбэг дэлбэг эх үүсвэрүүд гэх мэт. Жишээлбэл, CO2 устай урвалд орсноор эрчим хүчээр баялаг устөрөгчийн хий үүсгэдэг бол устөрөгчтэй урвалд ороход нүүрсустөрөгч эсвэл спирт зэрэг ашигтай химийн бодисууд үүсдэг. Ийм бүтээгдэхүүнийг янз бүрийн зориулалтаар ашиглах боломжтой бөгөөд дэлхийн үйлдвэрлэлийн хэмжээнд ч ашиглаж болно.

Цахилгаан катализаторууд нь химийн урвал явагдах үед цахилгаан химийн урвалд оролцдог катализаторууд юм. Жишээ нь, зөв ​​катализатор нь устөрөгч болон хүчилтөрөгчийн урвалд орж усыг хяналттай болгоход тусалдаг, эс тэгвээс энэ нь хоёр хийн санамсаргүй холимог байх болно. Эсвэл бүр устөрөгч, хүчилтөрөгчийг шатаах замаар цахилгаан үйлдвэрлэх. Цахилгаан катализаторууд нь химийн урвалын хурдыг өөрчилдөг эсвэл нэмэгдүүлдэг. CO2-ийн хувьд цахилгаан катализаторууд нь CO2-ыг хүссэнээр бууруулах үр ашгийг "алхамтаар өөрчлөх" үүднээс хамааралтай бөгөөд ирээдүйтэй гэж үздэг.

Харамсалтай нь эдгээр электрокатализаторууд хэрхэн ажилладаг тухай нарийн механизм бүрэн ойлгогдоогүй байгаа бөгөөд уусмал дахь идэвхгүй молекулуудын "чимээ"-ээр богино хугацааны завсрын молекулуудын давхаргыг ялгах нь чухал сорилт хэвээр байна. Механизмын талаарх энэхүү хязгаарлагдмал ойлголт нь цахилгаан катализаторын дизайныг өөрчлөхөд хүндрэл учруулдаг.

Их Британийн Ливерпүүлийн их сургуулийн эрдэмтэд нэгэн лазер-д хэвлэгдсэн судалгаандаа нүүрстөрөгчийн давхар ислийг in-situ цахилгаан химийн аргаар бууруулах спектроскопийн аргад суурилсан. Байгалийн катализ. Тэд анх удаа чичиргээний нийлбэр давтамж үүсгэх буюу VSFG спектроскопийг цахилгаан химийн туршилтын хамт ашигласан бөгөөд энэ нь CO3 бууруулах ирээдүйтэй цахилгаан катализатор гэж тооцогддог катализаторыг (Mn(bpy)(CO)2Br) судлахад ашигласан. Урвалын катализаторын мөчлөгт маш богино хугацаанд оролцдог чухал зуучлагчдын зан төлөвийг анх удаа ажиглав. VSFG технологи нь катализаторын мөчлөгт маш богино насалдаг зүйлийн зан байдал, хөдөлгөөнийг дагах боломжийг олгодог бөгөөд ингэснээр цахилгаан катализатор хэрхэн ажилладагийг ойлгоход тусалдаг. Тиймээс химийн урвалд электрокатализатор хэрхэн ажилладагийг яг таг ойлгодог.

Энэхүү судалгаа нь химийн нарийн төвөгтэй замуудын талаархи ойлголтыг өгч, цахилгаан катализаторын шинэ загварыг бий болгох боломжийг бидэнд олгоно. Судлаачид энэ техникийн мэдрэмжийг хэрхэн сайжруулах талаар судалж байгаа бөгөөд дохио ба дуу чимээний харьцааг сайжруулах шинэ илрүүлэх системийг боловсруулж байна. Энэ арга нь үр ашигтай ажиллах боломжийг нээхэд тусална цэвэр түлш болон илүү их боломжийг олж авах цэвэр эрчим хүч. Ийм үйл явцыг арилжааны түвшинд илүү үр дүнтэй болгохын тулд эцэст нь үйлдвэрлэлийн хэмжээнд өргөжүүлэх шаардлагатай. Чулуужсан түлш шатаах үйлдвэрүүдээс ялгарах их хэмжээний CO2-ыг боловсруулахад үйлдвэрлэлийн дэвшил шаардлагатай болно.

***

Эх сурвалж

Нери Г нар. 2018. Дэлхийд элбэг катализатороор нүүрстөрөгчийн давхар ислийг бууруулах явцад электродын гадаргуу дээрх катализаторын завсрын бодисыг илрүүлэх. Байгалийн катализ. https://doi.org/10.17638/datacat.liverpool.ac.uk/533

***