टोक्यो मेट्रोपॉलिटन यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं ने कैप्चर किए गए कार्बन से बने बाइकार्बोनेट समाधान को एक फॉर्मेट समाधान, एक हरित ईंधन में औद्योगिक रूपांतरण को साकार करने में प्रगति की है।शोध हैप्रकाशितजर्नल मेंईईएस कैटालिसिस.

इलेक्ट्रोड के बीच एक छिद्रपूर्ण झिल्ली परत के साथ उनका नया इलेक्ट्रोकेमिकल सेल, प्रतिक्रियाशील कार्बन कैप्चर (आरसीसी) में आने वाली प्रमुख समस्याओं पर काबू पाता है और ऊर्जा-भूखे गैस-फेड तरीकों के प्रतिद्वंद्वी प्रदर्शन प्राप्त करता है।उनकी जैसी प्रक्रियाएं सीधे अपशिष्ट धाराओं में मूल्य जोड़ती हैं और शुद्ध शून्य उत्सर्जन को साकार करने की कुंजी हैं।

कार्बन कैप्चर तकनीक उत्सर्जन को कम करने और जलवायु परिवर्तन से लड़ने की वैश्विक रणनीति का एक बड़ा हिस्सा है।लेकिन महत्वपूर्ण सवाल यह है कि पकड़े गए लोगों के साथ हम क्या करते हैंकार्बन डाईऑक्साइडखुली चुनौती बनी हुई है.क्या हम इसे बस भूमिगत कर देते हैं, या इसमें कुछ और भी है?वैज्ञानिक निश्चित रूप से ऐसा सोचते हैं।अत्याधुनिक उत्प्रेरकों का उपयोग करना औररासायनिक प्रक्रियाएँ, कैप्चर किए गए उत्पाद को समाज के लिए और अधिक उपयोगी बनाने की कोशिश पर काम चल रहा है।

एक विशेष रूप से आकर्षक अनुप्रयोग कार्बन डाइऑक्साइड को पर्यावरण-अनुकूल ईंधन में परिवर्तित करना है।उपयोग हेतु प्रौद्योगिकी का विकास किया गया हैइलेक्ट्रोकेमिकल कोशिकाएंकार्बन डाइऑक्साइड को एक फॉर्मेट यौगिक में कम करने के लिए, जिसका उपयोग बिजली उत्पन्न करने के लिए फॉर्मेट ईंधन कोशिकाओं में किया जा सकता है।

हालाँकि, एक महत्वपूर्ण बाधा शुद्ध कार्बन डाइऑक्साइड की आवश्यकता है: कार्बन डाइऑक्साइड पर दबाव डालना अत्यधिक ऊर्जा गहन हो सकता है।गैस को बहुत कुशलता से परिवर्तित नहीं किया जाता है, और कोशिकाएं बहुत लंबे समय तक नहीं टिकती हैं।प्रतिक्रियाशील कार्बन कैप्चर दर्ज करें, जहां बाइकार्बोनेट समाधान जैसे क्षारीय समाधानों में भंग कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग शुद्ध गैस प्रदान करने से जुड़े नुकसान के बिना सीधे आयन बनाने के लिए किया जा सकता है।

यहां शोधकर्ताओं के सामने मुख्य चुनौती एक बेहतर इलेक्ट्रोकेमिकल सेल का डिज़ाइन है जो चुनिंदा रूप से फॉर्मेट आयन उत्पन्न कर सकता हैबाइकार्बोनेट आयनहाइड्रोजन के उत्पादन जैसी प्रतिकूल प्रतिक्रियाओं को खोए बिना।

अब, टोक्यो मेट्रोपॉलिटन यूनिवर्सिटी के प्रोफेसर फुमियाकी अमानो के नेतृत्व में शोधकर्ताओं की एक टीम ने बाइकार्बोनेट आयनों को फॉर्मेट आयनों में बदलने के लिए उत्कृष्ट चयनात्मकता के साथ एक नई कोशिका बनाई है।नए सेल में, उत्प्रेरक सामग्री से बने इलेक्ट्रोड को सेल्युलोज एस्टर से बनी एक छिद्रपूर्ण झिल्ली द्वारा पॉलिमर इलेक्ट्रोलाइट झिल्ली से अलग किया जाता है।

एक इलेक्ट्रोड पर उत्पादित हाइड्रोजन आयन इलेक्ट्रोलाइट झिल्ली से गुजरते हैं और इसे छिद्रपूर्ण परत में बनाते हैं, जहां वे बाइकार्बोनेट आयनों के साथ प्रतिक्रिया करके छिद्रों में कार्बन डाइऑक्साइड का कुशलतापूर्वक उत्पादन करते हैं।फिर गैस को दूसरे इलेक्ट्रोड पर, छिद्रित झिल्ली के संपर्क में भी आयन बनाने में परिवर्तित किया जाता है।

जब उन्होंने अपने सेल को काम पर लगाया, तो उन्होंने पाया कि उनके सेल की फैराडिक दक्षता, अन्य यौगिकों के बजाय फॉर्मैट में परिवर्तित इलेक्ट्रॉनों का अनुपात, 85% था, यहां तक ​​कि बहुत उच्च धाराओं के साथ भी।न केवल यह मौजूदा डिजाइनों से बेहतर प्रदर्शन करता है, बल्कि यह सेल 30 घंटे से अधिक समय तक सुचारू रूप से काम करता है और बाइकार्बोनेट को फॉर्मेट में लगभग पूर्ण रूपांतरित करता है।एक बार जब पानी हटा दिया जाता है, तो जो कुछ बचता है वह ठोस, क्रिस्टलीय फॉर्मेट ईंधन होता है।

जलवायु परिवर्तन प्रौद्योगिकी की माँगों को देखते हुए, इलेक्ट्रोकेमिकल कोशिकाओं के कुशल संचालन के लिए इस तरह के सुधारों से बड़ा प्रभाव पड़ने का वादा किया गया है।टीम को उम्मीद है कि उनका नया बाइकार्बोनेट इलेक्ट्रोलाइज़र समाज के लिए एक व्यवहार्य विकल्प हो सकता है क्योंकि यह हरित परिवर्तन की दिशा में प्रयास कर रहा है।

अधिक जानकारी:कोहटा नोमोटो एट अल, बाइकार्बोनेट रूपांतरण के माध्यम से अत्यधिक चयनात्मक फॉर्मेशन,ईईएस कैटालिसिस(2024)।डीओआई: 10.1039/D4EY00122B