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कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) पृथ्वी पर जीवन लेली एगो आवश्यक संसाधन आरू ग्रीनहाउस गैस भी छै जे ग्लोबल वार्मिंग म॑ योगदान दै छै । आइ वैज्ञानिक कार्बन डाइऑक्साइड के अध्ययन क रहल छै जे अक्षय, कम कार्बन वाला ईंधन आ उच्च मूल्य के रासायनिक उत्पाद के उत्पादन के लेल एकटा आशाजनक संसाधन के रूप में छै.
शोधकर्ता सिनी लेली चुनौती छै कि कार्बन डाइऑक्साइड क॑ उच्च गुणवत्ता वाला कार्बन इंटरमीडिएट जेना कि कार्बन मोनोऑक्साइड, मेथनॉल या फॉर्मिक एसिड म॑ बदलै के कुशल आरू लागत प्रभावी तरीका के पहचान करलऽ जाय ।
राष्ट्रीय अक्षय ऊर्जा प्रयोगशाला (एनआरईएल) केरऽ केके न्यूरलिन आरू आर्गन नेशनल लैबोरेटरी आरू ओक रिज नेशनल लैबोरेटरी केरऽ सहयोगी के नेतृत्व म॑ एगो शोध टीम न॑ ई समस्या केरऽ आशाजनक समाधान खोजलकै । टीम न॑ उच्च ऊर्जा दक्षता आरू स्थायित्व वाला अक्षय बिजली के उपयोग करी क॑ कार्बन डाइऑक्साइड स॑ फॉर्मिक एसिड के उत्पादन लेली एगो रूपांतरण विधि विकसित करलकै ।
“कार्बन डाइऑक्साइड केरऽ फॉर्मिक एसिड म॑ कुशल विद्युत रासायनिक रूपांतरण लेली स्केलेबल मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड असेंबली आर्किटेक्चर” नाम केरऽ ई अध्ययन नेचर कम्युनिकेशंस जर्नल म॑ प्रकाशित करलऽ गेलऽ छै ।
फॉर्मिक एसिड एकटा संभावित रासायनिक मध्यवर्ती छै जेकरऽ उपयोग केरऽ विस्तृत श्रृंखला छै, खास करी क॑ रासायनिक या जैविक उद्योगऽ म॑ कच्चा माल के रूप म॑ । फॉर्मिक एसिड क॑ बायोरिफाइनिग क॑ स्वच्छ विमानन ईंधन म॑ बदलै लेली फीडस्टॉक के रूप म॑ भी पहचानलऽ गेलऽ छै ।
CO2 के विद्युत अपघटन के परिणामस्वरूप CO2 के रासायनिक मध्यवर्ती पदार्थ जैना कि फॉर्मिक एसिड या एथिलीन जैसनऽ अणु म॑ कम होय जाय छै जब॑ विद्युत अपघटन कोशिका प॑ विद्युत विभव लगालऽ जाय छै ।
इलेक्ट्रोलाइजर म॑ झिल्ली-इलेक्ट्रोड असेंबली (MEA) म॑ आम तौर प॑ आयन-चालक झिल्ली (कैटियन या आयन एक्सचेंज झिल्ली) होय छै जे दू इलेक्ट्रोड के बीच सैंडविच होय छै जेकरा म॑ एक इलेक्ट्रोकैटलिस्ट आरू एक आयन-चालक बहुलक होय छै ।
ईंधन कोशिका प्रौद्योगिकी आरू हाइड्रोजन इलेक्ट्रोलाइसिस म॑ टीम केरऽ विशेषज्ञता के उपयोग करी क॑ हुनी इलेक्ट्रोलाइटिक कोशिका म॑ कई एमईए विन्यास के अध्ययन करी क॑ सीओ२ केरऽ इलेक्ट्रोकेमिकल रिडक्शन के तुलना फॉर्मिक एसिड स॑ करलकै ।
विभिन्न डिजाइन केरऽ विफलता विश्लेषण के आधार प॑ टीम न॑ मौजूदा सामग्री सेट के सीमा, खास करी क॑ वर्तमान आयन विनिमय झिल्ली म॑ आयन अस्वीकृति के कमी के फायदा उठाबै के कोशिश करलकै आरू समग्र सिस्टम डिजाइन क॑ सरल बनाबै के कोशिश करलकै ।
एनआरईएल केरऽ केएस नेयरलिन आरू लेइमिंग हू द्वारा आविष्कार एगो नया छिद्रित कटियन एक्सचेंज झिल्ली के उपयोग करी क॑ एगो बेहतर एमईए इलेक्ट्रोलाइजर छेलै । ई छिद्रित झिल्ली लगातार, अत्यधिक चयनात्मक फॉर्मिक एसिड उत्पादन प्रदान करै छै आरू ऑफ-द-शेल्फ घटकऽ के उपयोग करी क॑ डिजाइन क॑ सरल बनाबै छै ।
सह-लेखक नेयरलिन न॑ कहलकै कि ई अध्ययन केरऽ परिणाम फॉर्मिक एसिड जैसनऽ कार्बनिक एसिड केरऽ विद्युत रासायनिक उत्पादन म॑ प्रतिमान परिवर्तन के प्रतिनिधित्व करै छै । “छिद्रित झिल्ली संरचना पिछला डिजाइन के जटिलता क॑ कम करी दै छै आरू एकरऽ उपयोग अन्य इलेक्ट्रोकेमिकल कार्बन डाइऑक्साइड रूपांतरण उपकरणऽ के ऊर्जा दक्षता आरू स्थायित्व म॑ सुधार लेली भी करलऽ जाब॑ सकै छै ।”
जेना कोनों वैज्ञानिक सफलता कें साथ, लागत कारक आ आर्थिक व्यवहार्यता कें समझना महत्वपूर्ण छै. विभागऽ म॑ काम करी क॑ एनआरईएल केरऽ शोधकर्ता झे हुआंग आरू ताओ लिंग न॑ एगो तकनीकी-आर्थिक विश्लेषण पेश करलकै जेकरा म॑ आज केरऽ औद्योगिक फॉर्मिक एसिड उत्पादन प्रक्रिया के साथ लागत समता प्राप्त करै के तरीका के पहचान करलऽ गेलऽ छै जब॑ अक्षय बिजली केरऽ लागत २.३ सेंट प्रति किलोवाट-घंटा या ओकरा स॑ कम छै ।
नेयरलिन नँ कहलकै, “टीम नँ व्यावसायिक रूप स॑ उपलब्ध उत्प्रेरक आरू बहुलक झिल्ली सामग्री के उपयोग करी क॑ ई परिणाम हासिल करलकै, जबकि एक एमईए डिजाइन के निर्माण करलकै जे आधुनिक ईंधन कोशिका आरू हाइड्रोजन इलेक्ट्रोलाइसिस संयंत्रऽ के स्केलेबिलिटी के फायदा उठाबै छै ।
“ई शोध केरऽ परिणाम अक्षय बिजली आरू हाइड्रोजन के उपयोग करी क॑ कार्बन डाइऑक्साइड क॑ ईंधन आरू रसायन म॑ बदलै म॑ मदद करी सकै छै, जेकरा स॑ स्केल-अप आरू व्यावसायिकरण के संक्रमण म॑ तेजी आबी सकै छै।”
विद्युत रासायनिक रूपांतरण प्रौद्योगिकी एनआरईएल कें इलेक्ट्रॉन सं अणु कार्यक्रम कें एकटा मूल तत्व छै, जे अगिला पीढ़ी कें अक्षय हाइड्रोजन, शून्य ईंधन, रसायन आ विद्युत संचालित प्रक्रियाक कें लेल सामग्री पर केंद्रित छै.
एनआरईएल केरऽ इलेक्ट्रॉन ट्रांसफर आरू/या ईंधन उत्पादन लेली पूर्ववर्ती रणनीति के निदेशक रैंडी कोर्टराइट न॑ कहलकै कि हमरऽ कार्यक्रम कार्बन डाइऑक्साइड आरू पानी जैसनऽ अणु क॑ यौगिक म॑ बदलै लेली अक्षय बिजली के उपयोग करै के तरीका खोजै छै जे ऊर्जा स्रोत के रूप म॑ काम करी सकै छै । वा रसायन।”
“ई विद्युत रासायनिक रूपांतरण अनुसंधान एगो ऐन्हऽ सफलता प्रदान करै छै जेकरऽ उपयोग विद्युत रासायनिक रूपांतरण प्रक्रिया केरऽ एक श्रृंखला म॑ करलऽ जाब॑ सकै छै, आरू हम्मं॑ ई समूह स॑ आरू आशाजनक परिणाम के इंतजार करी रहलऽ छियै ।”
अधिक जानकारी: Leiming हू एट अल., फॉर्मिक एसिड म॑ CO2 केरऽ कुशल विद्युत रासायनिक रूपांतरण के लेलऽ स्केलेबल झिल्ली इलेक्ट्रोड विधानसभा वास्तुकला, प्रकृति संचार (2023) । डोई: 10.1038/s41467-023-43409-6
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