បច្ចេកវិទ្យាថ្មីធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវការបំប្លែងកាបូនឌីអុកស៊ីតទៅជាឥន្ធនៈរាវ

បំពេញទម្រង់ខាងក្រោម ហើយយើងនឹងផ្ញើអ៊ីមែលទៅអ្នកនូវកំណែ PDF នៃ "ការកែលម្អបច្ចេកវិទ្យាថ្មីដើម្បីបំប្លែងកាបូនឌីអុកស៊ីតទៅជាឥន្ធនៈរាវ"
កាបូនឌីអុកស៊ីត (CO2) គឺជាផលិតផលនៃការដុតឥន្ធនៈហ្វូស៊ីល និងឧស្ម័នផ្ទះកញ្ចក់ទូទៅបំផុត ដែលអាចបំប្លែងទៅជាឥន្ធនៈមានប្រយោជន៍ក្នុងលក្ខណៈនិរន្តរភាព។ មធ្យោបាយដ៏ជោគជ័យមួយក្នុងការបំប្លែងការបំភាយឧស្ម័ន CO2 ទៅជាចំណីឥន្ធនៈ គឺជាដំណើរការដែលហៅថា ការកាត់បន្ថយអេឡិចត្រូគីមី។ ប៉ុន្តែដើម្បីឱ្យមានលក្ខណៈពាណិជ្ជកម្ម ដំណើរការចាំបាច់ត្រូវកែលម្អដើម្បីជ្រើសរើស ឬផលិតផលិតផលដែលសម្បូរទៅដោយកាបូនដែលចង់បាន។ ឥឡូវនេះ ដូចដែលបានរាយការណ៍នៅក្នុងទិនានុប្បវត្តិ Nature Energy មន្ទីរពិសោធន៍ជាតិ Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) បានបង្កើតវិធីសាស្រ្តថ្មីមួយដើម្បីកែលម្អផ្ទៃនៃកាតាលីករទង់ដែងដែលប្រើសម្រាប់ប្រតិកម្មជំនួយ ដោយហេតុនេះបង្កើនការជ្រើសរើសនៃដំណើរការនេះ។
Alexis អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រជាន់ខ្ពស់នៃនាយកដ្ឋានវិទ្យាសាស្ត្រគីមីនៅ Berkeley Lab និងជាសាស្ត្រាចារ្យផ្នែកវិស្វកម្មគីមីនៅសាកលវិទ្យាល័យបាននិយាយថា "ទោះបីជាយើងដឹងថាទង់ដែងគឺជាសារធាតុដ៏ល្អបំផុតសម្រាប់ប្រតិកម្មនេះក៏ដោយ វាមិនផ្តល់នូវជម្រើសខ្ពស់សម្រាប់ផលិតផលដែលចង់បាននោះទេ"។ នៃរដ្ឋ California, Berkeley ។ អក្ខរាវិរុទ្ធបាននិយាយ។ "ក្រុមរបស់យើងបានរកឃើញថាអ្នកអាចប្រើបរិយាកាសក្នុងតំបន់នៃកាតាលីករដើម្បីធ្វើល្បិចផ្សេងៗដើម្បីផ្តល់នូវការជ្រើសរើសប្រភេទនេះ។"
នៅក្នុងការសិក្សាពីមុន អ្នកស្រាវជ្រាវបានបង្កើតលក្ខខណ្ឌច្បាស់លាស់ដើម្បីផ្តល់នូវបរិយាកាសអគ្គិសនី និងគីមីដ៏ល្អបំផុតសម្រាប់ការបង្កើតផលិតផលដែលសម្បូរទៅដោយកាបូនជាមួយនឹងតម្លៃពាណិជ្ជកម្ម។ ប៉ុន្តែលក្ខខណ្ឌទាំងនេះគឺផ្ទុយទៅនឹងលក្ខខណ្ឌដែលកើតឡើងដោយធម្មជាតិនៅក្នុងកោសិកាឥន្ធនៈធម្មតាដោយប្រើប្រាស់សម្ភារៈដែលមានមូលដ្ឋានលើទឹក។
ដើម្បីកំណត់ការរចនាដែលអាចប្រើប្រាស់បានក្នុងបរិស្ថានទឹកកោសិកាឥន្ធនៈ ដែលជាផ្នែកមួយនៃគម្រោងមជ្ឈមណ្ឌលច្នៃប្រឌិតថាមពលនៃសម្ព័ន្ធ Liquid Sunshine Alliance របស់ក្រសួងថាមពល លោក Bell និងក្រុមរបស់គាត់បានងាកទៅរកស្រទាប់ស្តើងនៃអ៊ីយ៉ូណូមឺរ ដែលអនុញ្ញាតឱ្យមានការចោទប្រកាន់ជាក់លាក់។ ម៉ូលេគុល (អ៊ីយ៉ុង) ឆ្លងកាត់។ មិនរាប់បញ្ចូលអ៊ីយ៉ុងផ្សេងទៀត។ ដោយសារតែលក្ខណៈសម្បត្តិគីមីជ្រើសរើសខ្ពស់របស់ពួកគេ ពួកវាគឺសមរម្យជាពិសេសសម្រាប់ការមានផលប៉ះពាល់យ៉ាងខ្លាំងទៅលើមីក្រូបរិស្ថាន។
Chanyeon Kim ដែលជាអ្នកស្រាវជ្រាវក្រោយបណ្ឌិតនៅក្នុងក្រុម Bell និងជាអ្នកនិពន្ធដំបូងនៃក្រដាសនោះ បានស្នើឱ្យស្រោបផ្ទៃនៃកាតាលីករទង់ដែងជាមួយនឹង ionomers ធម្មតាពីរគឺ Nafion និង Sustainion ។ ក្រុមការងារបានសន្មត់ថា ការធ្វើដូច្នេះគួរតែផ្លាស់ប្តូរបរិយាកាសនៅជិតកាតាលីករ រួមទាំង pH និងបរិមាណទឹក និងកាបូនឌីអុកស៊ីត — ក្នុងវិធីណាមួយដើម្បីដឹកនាំប្រតិកម្មដើម្បីផលិតផលិតផលដែលសំបូរទៅដោយកាបូន ដែលអាចបំប្លែងទៅជាសារធាតុគីមីមានប្រយោជន៍យ៉ាងងាយស្រួល។ ផលិតផល និងឥន្ធនៈរាវ។
អ្នកស្រាវជ្រាវបានអនុវត្តស្រទាប់ស្តើងនៃ ionomer នីមួយៗ និងស្រទាប់ពីរនៃ ionomers ពីរទៅខ្សែភាពយន្តទង់ដែងដែលគាំទ្រដោយវត្ថុធាតុ polymer ដើម្បីបង្កើតជាខ្សែភាពយន្ត ដែលពួកគេអាចបញ្ចូលនៅជិតចុងម្ខាងនៃកោសិកាអេឡិចត្រូនិចដែលមានរាងដូចដៃ។ នៅពេលចាក់កាបូនឌីអុកស៊ីតទៅក្នុងថ្ម និងអនុវត្តវ៉ុល ពួកគេបានវាស់ចរន្តសរុបដែលហូរតាមថ្ម។ បន្ទាប់មកពួកគេបានវាស់ឧស្ម័ននិងរាវដែលប្រមូលបាននៅក្នុងអាងស្តុកទឹកដែលនៅជាប់គ្នាកំឡុងពេលមានប្រតិកម្ម។ សម្រាប់ស្រោមពីរស្រទាប់ ពួកគេបានរកឃើញថាផលិតផលដែលសំបូរទៅដោយកាបូនស្មើនឹង 80% នៃថាមពលដែលប្រើប្រាស់ដោយប្រតិកម្ម - ខ្ពស់ជាង 60% នៅក្នុងករណីដែលមិនមានថ្នាំកូត។
Bell បាននិយាយថា "ថ្នាំកូតសាំងវិចនេះផ្តល់នូវល្អបំផុតនៃពិភពលោកទាំងពីរ៖ ការជ្រើសរើសផលិតផលខ្ពស់ និងសកម្មភាពខ្ពស់" ។ ផ្ទៃពីរជាន់មិនត្រឹមតែល្អសម្រាប់ផលិតផលដែលសំបូរទៅដោយកាបូនប៉ុណ្ណោះទេ ថែមទាំងបង្កើតចរន្តខ្លាំងក្នុងពេលតែមួយ ដែលបង្ហាញពីការកើនឡើងនៃសកម្មភាព។
អ្នកស្រាវជ្រាវបានសន្និដ្ឋានថា ការឆ្លើយតបដែលប្រសើរឡើងគឺជាលទ្ធផលនៃកំហាប់ CO2 ខ្ពស់ដែលប្រមូលផ្តុំនៅក្នុងថ្នាំកូតដោយផ្ទាល់នៅលើកំពូលនៃទង់ដែង។ លើសពីនេះ ម៉ូលេគុលចោទប្រកាន់អវិជ្ជមានដែលកកកុញនៅក្នុងតំបន់រវាងអ៊ីយ៉ូណូមឺរទាំងពីរនឹងបង្កើតជាតិអាស៊ីតក្នុងមូលដ្ឋានទាប។ ការរួមបញ្ចូលគ្នានេះប៉ះប៉ូវដល់ការដោះដូរការប្រមូលផ្តុំដែលមានទំនោរនឹងកើតឡើងនៅក្នុងអវត្តមាននៃខ្សែភាពយន្ត ionomer ។
ដើម្បីបង្កើនប្រសិទ្ធភាពនៃប្រតិកម្ម អ្នកស្រាវជ្រាវបានងាកទៅរកបច្ចេកវិទ្យាដែលបង្ហាញឱ្យឃើញពីមុន ដែលមិនតម្រូវឱ្យមានខ្សែភាពយន្ត ionomer ជាវិធីសាស្រ្តមួយផ្សេងទៀតដើម្បីបង្កើន CO2 និង pH: វ៉ុលជីពចរ។ ដោយអនុវត្តវ៉ុលជីពចរទៅស្រទាប់អ៊ីយ៉ូណូមឺរ ស្រទាប់ពីរ អ្នកស្រាវជ្រាវសម្រេចបាននូវការកើនឡើង 250% នៃផលិតផលដែលសម្បូរទៅដោយកាបូន បើប្រៀបធៀបទៅនឹងទង់ដែង និងវ៉ុលឋិតិវន្តដែលមិនមានថ្នាំកូត។
ទោះបីជាអ្នកស្រាវជ្រាវមួយចំនួនផ្តោតលើការងាររបស់ពួកគេលើការបង្កើតកាតាលីករថ្មីក៏ដោយ ការរកឃើញនៃកាតាលីករមិនគិតពីលក្ខខណ្ឌប្រតិបត្តិការទេ។ ការគ្រប់គ្រងបរិស្ថានលើផ្ទៃកាតាលីករគឺជាវិធីសាស្រ្តថ្មី និងប្លែក។
លោក Adam Weber វិស្វករជាន់ខ្ពស់បាននិយាយថា "យើងមិនបានបង្កើតកាតាលីករថ្មីទាំងស្រុងនោះទេ ប៉ុន្តែបានប្រើការយល់ដឹងរបស់យើងអំពី kinetics ប្រតិកម្ម និងប្រើប្រាស់ចំណេះដឹងនេះ ដើម្បីណែនាំយើងក្នុងការគិតអំពីរបៀបផ្លាស់ប្តូរបរិយាកាសនៃកន្លែងកាតាលីករ" ។ អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រក្នុងវិស័យបច្ចេកវិទ្យាថាមពលនៅ Berkeley Laboratories និងជាសហអ្នកនិពន្ធឯកសារ។
ជំហានបន្ទាប់គឺពង្រីកការផលិតកាតាលីករស្រោប។ ការពិសោធន៍បឋមរបស់ក្រុម Berkeley Lab ពាក់ព័ន្ធនឹងប្រព័ន្ធគំរូផ្ទះល្វែងតូចៗ ដែលមានលក្ខណៈសាមញ្ញជាងរចនាសម្ព័ន្ធ porous តំបន់ធំដែលត្រូវការសម្រាប់កម្មវិធីពាណិជ្ជកម្ម។ “វាមិនពិបាកទេក្នុងការលាបថ្នាំលើផ្ទៃរាបស្មើ។ ប៉ុន្តែ​វិធីសាស្ត្រ​ពាណិជ្ជកម្ម​អាច​នឹង​ពាក់​ព័ន្ធ​នឹង​ការ​ស្រោប​គ្រាប់​ស្ពាន់​តូចៗ»។ ការបន្ថែមស្រទាប់ទីពីរនៃថ្នាំកូតក្លាយជាបញ្ហាប្រឈម។ លទ្ធភាពមួយគឺលាយ និងដាក់ស្រទាប់ទាំងពីរចូលគ្នាក្នុងសារធាតុរំលាយ ហើយសង្ឃឹមថាពួកវាបំបែកចេញពីគ្នានៅពេលដែលសារធាតុរំលាយហួត។ ចុះបើពួកគេមិនធ្វើ? Bell បានសន្និដ្ឋានថា "យើងគ្រាន់តែត្រូវការឆ្លាតជាងមុន" យោងទៅ Kim C, Bui JC, Luo X និងអ្នកដទៃ។ មីក្រូបរិស្ថានកាតាលីករផ្ទាល់ខ្លួនសម្រាប់ការកាត់បន្ថយអេឡិចត្រូលីត្រនៃឧស្ម័ន CO2 ទៅជាផលិតផលពហុកាបូន ដោយប្រើស្រទាប់អ៊ីយ៉ុងមឺរ ស្រទាប់ពីរនៅលើទង់ដែង។ ថាមពលណាត។ 2021;6(11):1026-1034។ doi:10.1038/s41560-021-00920-8
អត្ថបទនេះត្រូវបានផលិតឡើងវិញពីសម្ភារៈខាងក្រោម។ ចំណាំ៖ សម្ភារៈអាចត្រូវបានកែសម្រួលសម្រាប់ប្រវែង និងខ្លឹមសារ។ សម្រាប់ព័ត៌មានបន្ថែម សូមទាក់ទងប្រភពដែលបានដកស្រង់។