कार्बन डाइऑक्साइड को तरल ईंधन में बदलने हेतु नया तरीका खोजा गया।

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कार्बन डाइऑक्साइड को तरल ईंधन में बदलने हेतु नया तरीका खोजा गया
लेखक/स्रोत: तारीख: 2016-01-08; लाइक्स: 199
7 जनवरी, 2016 को, चीनी विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय के रसायन एवं सामग्री विज्ञान विभाग, हेफेई माइक्रोस्केल मैटर साइंस्स लैबोरेटरी के प्रोफेसर शिए यी एवं प्रोफेसर सुन योंगफु ने “नेचर” पत्रिका में “हाइब्रिड द्वि-आयामी अति-पतली संरचनाओं का उपयोग करके कार्बन डाइऑक्साइड का विद्युत-उत्प्रेरित अपचयन” विषय पर अपने शोध परिणाम प्रकाशित किए। इस शोध से कार्बन डाइऑक्साइड को तरल ईंधन में बदलने हेतु एक नया तरीका उपलब्ध हुआ। 　　अतीत में कार्बन डाइऑक्साइड को सक्रिय करने हेतु बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती थी। इस सदी में, औद्योगीकरण की प्रक्रिया के कारण कार्बन डाइऑक्साइड जैसी ग्रीनहाउस गैसों का भारी उत्सर्जन हो रहा है; जिसके कारण वैश्विक तापमान में लगातार वृद्धि हो रही है। ； दूसरी ओर, अपुनर्जन्य जीवाश्म ईंधनों का अत्यधिक उपयोग, वैश्विक ऊर्जा संकट का संकेत है। इन दो गंभीर खतरों से निपटने हेतु, पिछले कुछ वर्षों में वैज्ञानिकों ने ऐसी तकनीकों की खोज की है, जिनका व्यावहारिक उपयोग किया जा सके। इन तकनीकों के द्वारा जीवाश्म ईंधनों के दहन से उत्पन्न होने वाले कार्बन डाइऑक्साइड के उत्सर्जन को कम किया जा सकता है, एवं ऊर्जा की कमी की समस्या भी कुछ हद तक कम हो सकती है। 　　“कार्बन डाइऑक्साइड के उत्प्रेरकीय रूपांतरण हेतु प्रकाश-उत्प्रेरण, विद्युत-उत्प्रेरण, फोटोइलेक्ट्रिक उत्प्रेरण, एवं हाइड्रोजन जोड़ने जैसे कई तरीके हैं। हमारी टीम का यह अनुसंधान, कार्बन डाइऑक्साइड के विद्युत-उत्प्रेरकीय रूपांतरण संबंधी कुछ तंत्रों का अध्ययन मात्र है; यह प्रदर्शन सुधारने हेतु नहीं किया गया है। ”कल, शेई यी ने पत्रकारों के फोन कॉलों का जवाब देते हुए कहा कि विद्युत-उत्प्रेरित अपचयन प्रक्रिया के द्वारा कार्बन डाइऑक्साइड को विभिन्न हाइड्रोकार्बन ईंधन अणुओं में परिवर्तित किया जा सकता है; इससे मीथेन, फॉर्मिक एसिड, मेथनॉल जैसे ईंधन प्राप्त होते हैं। लेकिन कार्बन डाइऑक्साइड बहुत ही स्थिर पदार्थ है। कार्बन डाइऑक्साइड को विद्युतीय रूप से अपचयित करने की प्रक्रिया में सबसे बड़ी चुनौती यह है कि इतनी स्थिर कार्बन डाइऑक्साइड को कैसे सक्रिय किया जाए; इसके लिए अक्सर बहुत उच्च विद्युत वोल्टेज की आवश्यकता होती है। ； और ओवरपोटेंशियल की उपस्थिति से न केवल बहुत अधिक ऊर्जा बर्बाद होती है, बल्कि इसके कारण अवक्षय उत्पादों की मात्रा भी चयनात्मक रूप से कम हो जाती है। 　　आम तौर पर, मूल्यवान धातुओं से बने उत्प्रेरकों में उच्च उत्प्रेरण क्षमता होती है; लेकिन इनकी उच्च कीमतें इनके बड़े पैमाने पर उपयोग में बाधा बनती हैं। इसके लिए, वैज्ञानिक विभिन्न सस्ते धातु उत्प्रेरकों की तलाश में हैं। 　　अत्यंत पतली संरचनाओं एवं धातु ऑक्साइडों का सह-अस्तित्व अधिक लाभदायक है। पिछले अध्ययनों से पता चला है कि धातु ऑक्साइडों के माध्यम से प्राप्त धातु उत्प्रेरक, अन्य विधियों से तैयार किए गए धातु उत्प्रेरकों की तुलना में अधिक सक्रिय होते हैं; ऐसे उत्प्रेरकों के द्वारा कार्बन डाइऑक्साइड को अपचयित करने हेतु आवश्यक ऊर्जा स्तर को ऊष्मागतिकीय न्यूनतम मान तक लाया जा सकता है। “लेकिन, यह अभी तक स्पष्ट नहीं है कि आखिर ये सतही धातु ऑक्साइड कैसे विद्युत-उत्प्रेरक गुणों को बेहतर बना पाते हैं। इसका मुख्य कारण यह है कि पहले तैयार किए गए उत्प्रेरकों में बड़ी मात्रा में सूक्ष्म संरचनाएँ मौजूद थीं; जैसे कि सीमाओं, दोषों आदि। ऐसी सूक्ष्म संरचनाओं की उपस्थिति के कारण सतही धातु ऑक्साइडों का अपने धातु-उत्प्रेरक गुणों पर पड़ने वाला प्रभाव छिप जाता है, और विभिन्न घटकों की भूमिका का आकलन करना मुश्किल हो जाता है। ”शी यी ने कहा। 　　इस उद्देश्य हेतु, अनुसंधान टीम ने एक हाइब्रिड मॉडल सामग्री प्रणाली विकसित की; यह कई परमाणु-परतों मोटी धातुओं एवं धातु-ऑक्साइडों से बनी अति-पतली संरचना है। इसकी विशेषताएँ हैं – स्पष्ट मॉडल, अति-पतली सामग्री, एवं सतह पर अधिक सक्रिय परमाणु। अध्ययनों से पता चला है कि अति-पतली संरचनाओं में मौजूद सतही कोबाल्ट परमाणुओं में, ठोस पदार्थों में मौजूद सतही कोबाल्ट परमाणुओं की तुलना में, कम ओवरपोटेंशियल पर अधिक स्वाभाविक उत्प्रेरक गतिविधि एवं उत्पादों की अधिक चयनात्मकता होती है। कोबाल्ट परमाणुओं की परतों का आंशिक ऑक्सीकरण, इनकी स्वाभाविक उत्प्रेरक गतिविधि को और बढ़ा देता है। 　　“दूसरे शब्दों में, जब धातु परमाणु विशिष्ट व्यवस्था में एवं निश्चित ऑक्सीकरण अवस्था में होते हैं, तो उनमें उच्च उत्प्रेरक क्रियाशीलता हो सकती है। अर्थात्, अति-पतली द्वि-आयामी संरचनाओं एवं धातु ऑक्साइडों की उपस्थिति से कार्बन डाइऑक्साइड को अपचयित करने की क्षमता में वृद्धि होती है। ”शी यी ने कहा। 　　हालाँकि, कार्बन डाइऑक्साइड को “शुद्ध” रूप में हाइड्रोकार्बन ऊर्जा में परिवर्तित करना इतना आसान नहीं है; इसे व्यावहारिक रूप देने में अभी बहुत समय लगेगा। शी यी का कहना है कि वर्तमान में दुनिया भर के कई वैज्ञानिक कार्बन डाइऑक्साइड के उत्प्रेरक-आधारित रूपांतरण संबंधी अनुसंधान कर रहे हैं, लेकिन फिलहाल ये अनुसंधान अभी भी केवल बुनियादी स्तर पर ही हो रहे हैं। शिए यी ने यह भी कहा कि कार्बन डाइऑक्साइड के व्यावहारिक उपयोग हेतु, उत्प्रेरकीय रूपांतरण प्रक्रिया के अलावा भी कई कठिनाइयों को दूर करना आवश्यक है। इनमें रूपांतरण से पहले वायु में मौजूद कार्बन डाइऑक्साइड को एकत्र करना एवं उसे संघनित करना, तथा रूपांतरण के बाद उत्पन्न उत्पादों को अलग करना आदि शामिल है। इन सभी कार्यों में कई तकनीकी बाधाएँ मौजूद हैं। http://www.nmtech.com.cn/*nwen_xgyw_xx.asp?path=58&id=174708