CO के पुन: उपयोग की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम2टिकाऊ ईंधन बनाने के लिए कार्बन परमाणुओं को एक साथ जोड़ना है, और मिशिगन विश्वविद्यालय में विकसित एक कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण प्रणाली क्षेत्र-अग्रणी प्रदर्शन के साथ उनमें से दो को हाइड्रोकार्बन में बांध सकती है।
यह प्रणाली अन्य कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण प्रणालियों की तुलना में दक्षता, उपज और दीर्घायु के साथ एथिलीन का उत्पादन करती है।एथिलीन एक हाइड्रोकार्बन है जिसका उपयोग आमतौर पर प्लास्टिक में किया जाता है, इसलिए सिस्टम का एक सीधा अनुप्रयोग कटाई के लिए होगाकार्बन डाईऑक्साइडअन्यथा इसे प्लास्टिक बनाने के लिए वातावरण में प्रवाहित किया जाएगा।
"प्रदर्शन, या गतिविधि और स्थिरता, आम तौर पर रिपोर्ट की गई तुलना में लगभग पांच से छह गुना बेहतर हैसौर ऊर्जाया प्रकाश-संचालित कार्बन डाइऑक्साइड को एथिलीन में कम करना," मिशिगन विश्वविद्यालय में इलेक्ट्रिकल और कंप्यूटर इंजीनियरिंग के प्रोफेसर और संबंधित लेखक ज़ेटियन एमआई ने कहा।अध्ययनमेंप्रकृति संश्लेषण.
"एथिलीन वास्तव में दुनिया में सबसे अधिक उत्पादित कार्बनिक यौगिक है। लेकिन यह आम तौर पर उच्च तापमान और दबाव के तहत तेल और गैस के साथ उत्पादित होता है, जो सभी CO उत्सर्जित करते हैं2।"
दीर्घकालिक लक्ष्य कार्बन और हाइड्रोजन परमाणुओं की लंबी श्रृंखलाओं को एक साथ जोड़कर उत्पादन करना हैतरल ईंधनजिसे आसानी से ले जाया जा सकता है.चुनौती का एक हिस्सा CO से सारी ऑक्सीजन निकालना है2कार्बन स्रोत और पानी के रूप में, एच2हे, हाइड्रोजन स्रोत के रूप में।
यह उपकरण दो प्रकार के अर्धचालकों के माध्यम से प्रकाश को अवशोषित करता है: गैलियम नाइट्राइड नैनोवायरों का एक जंगल, प्रत्येक केवल 50 नैनोमीटर (कुछ सौ परमाणु) चौड़ा, और सिलिकॉन आधार जिस पर वे उगाए गए थे।पानी और कार्बन डाइऑक्साइड को एथिलीन में बदलने की प्रतिक्रिया तांबे के समूहों पर होती है, जिनमें से प्रत्येक में लगभग 30 परमाणु होते हैं, जो नैनोवायरों को डॉट करते हैं।
नैनोवायर कार्बन डाइऑक्साइड से समृद्ध पानी में डूबे हुए हैं और दोपहर के समय सूर्य के बराबर प्रकाश के संपर्क में हैं।प्रकाश से ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों को मुक्त करती है जो गैलियम नाइट्राइड नैनोवायर की सतह के पास पानी को विभाजित करती है।इससे एथिलीन प्रतिक्रिया में शामिल होने के लिए हाइड्रोजन के साथ-साथ ऑक्सीजन भी बनती है जिसे गैलियम नाइट्राइड अवशोषित करके गैलियम नाइट्राइड ऑक्साइड बन जाता है।
तांबा हाइड्रोजन पर लटकने और कार्बन डाइऑक्साइड के कार्बन को पकड़कर उसे कार्बन मोनोऑक्साइड में बदलने में अच्छा है।मिश्रण में हाइड्रोजन और प्रकाश से ऊर्जा के इंजेक्शन के साथ, टीम दो पर विश्वास करती हैकार्बन मोनोआक्साइडअणु हाइड्रोजन के साथ जुड़ते हैं।ऐसा माना जाता है कि प्रतिक्रिया तांबे और गैलियम नाइट्राइड ऑक्साइड के बीच इंटरफेस पर पूरी होती है, जहां दो ऑक्सीजन परमाणुओं को हटा दिया जाता है और विभाजित पानी से तीन हाइड्रोजन परमाणुओं के साथ प्रतिस्थापित किया जाता है।
टीम ने पाया कि 61%मुक्त इलेक्ट्रॉनकि प्रकाश से उत्पन्न अर्धचालकों ने एथिलीन उत्पन्न करने की प्रतिक्रिया में योगदान दिया।जबकि चांदी और तांबे पर आधारित एक अलग उत्प्रेरक ने लगभग 50% की समान दक्षता हासिल की, इसे कार्बन-आधारित तरल पदार्थ में चलाने की आवश्यकता थी, और यह नष्ट होने से पहले केवल कुछ घंटों तक ही कार्य कर सका।इसके विपरीत, मिशिगन टीम का उपकरण बिना धीमा हुए 116 घंटे तक चला, और टीम ने इसी तरह के उपकरणों को 3,000 घंटे तक चलाया है।
यह आंशिक रूप से गैलियम नाइट्राइड और जल विभाजन प्रक्रिया के बीच सहक्रियात्मक संबंध के कारण है: ऑक्सीजन जोड़ने से उत्प्रेरक में सुधार होता है और स्व-उपचार प्रक्रिया सक्षम हो जाती है।भविष्य के कार्यों में डिवाइस की दीर्घायु की सीमाओं का पता लगाया जाएगा।
अंत में, डिवाइस का उत्पादन हुआईथीलीननिकटतम प्रतिस्पर्धी प्रणालियों की तुलना में चार गुना अधिक दर पर।
इलेक्ट्रिकल और कंप्यूटर इंजीनियरिंग में यू-एम के सहायक अनुसंधान वैज्ञानिक और पेपर के पहले लेखक बिंगक्सिंग झांग ने कहा, "भविष्य में, हम तीन कार्बन या तरल उत्पादों के साथ प्रोपेनॉल जैसे कुछ अन्य मल्टीकार्बन यौगिकों का उत्पादन करना चाहते हैं।"
तरल ईंधन, जो कई मौजूदा परिवहन प्रौद्योगिकियों को टिकाऊ बनाने में सक्षम बना सकता है, Mi का अंतिम लक्ष्य है।
अधिक जानकारी:झांग, बी. एट अल, कुशल CO के लिए इंटरफ़ेसिअल रूप से युग्मित Cu-क्लस्टर/GaN फोटोकैथोड2एथिलीन रूपांतरण के लिए,प्रकृति संश्लेषण(2024)।डीओआई: 10.1038/एस44160-024-00648-9
उद्धरण:सौर ईंधन की ओर एक कदम में, टिकाऊ कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण सेटअप दो कार्बन को एक साथ जोड़ता है (2024, 17 सितंबर)17 सितंबर 2024 को पुनः प्राप्तhttps://techxplore.com/news/2024-09-solar-fuels-durable-artificial-photosensitive.html से
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