वैज्ञानिकों ने फूलों की तरह आकार की छोटी तांबे की संरचनाएं बनाई हैं जो मानवता की दो सबसे बड़ी चुनौतियों को हल करने में मदद कर सकते हैं: जलवायु परिवर्तन और स्थायी ईंधन उत्पादन। नेचर कैटलिसिस में प्रकाशित एक अध्ययन में, कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय और यूसी बर्कले के शोधकर्ताओं ने प्रदर्शित किया कि कैसे ये सूक्ष्म धातु खिलने वाले कार्बन डाइऑक्साइड को केवल सूर्य के प्रकाश का उपयोग करके मूल्यवान ईंधन और रसायनों में बदल सकते हैं।
नवाचार तांबे “नैनोफ्लोवर्स” के साथ उन्नत सौर सेल सामग्री से बने एक कृत्रिम पत्ती को जोड़ता है जो CO2 को हाइड्रोकार्बन में परिवर्तित करने के लिए उत्प्रेरक के रूप में कार्य करता है – जीवाश्म ईंधन में पाए जाने वाले समान अणु। इस दृष्टिकोण को अद्वितीय बनाता है, पिछले तरीकों की तुलना में अधिक जटिल और मूल्यवान अणुओं का उत्पादन करने की क्षमता है।
“हम बुनियादी कार्बन डाइऑक्साइड में कमी से परे जाना चाहते थे और अधिक जटिल हाइड्रोकार्बन का उत्पादन करना चाहते थे, लेकिन इसके लिए काफी अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है,” डॉ। वर्जिल आंद्रेई ने कैम्ब्रिज के यूसुफ हैमिड डिपार्टमेंट ऑफ केमिस्ट्री से कहा, अध्ययन के प्रमुख लेखक।
अनुसंधान टीम ने ग्लिसरॉल को संसाधित करने वाली एक प्रणाली को विकसित करके इस ऊर्जा चुनौती को हल किया – आमतौर पर एक अपशिष्ट उत्पाद माना जाता है – CO2 के साथ। इस संयोजन ने प्रतिक्रिया को पहले के दृष्टिकोणों की तुलना में 200 गुना अधिक कुशल बना दिया।
“ग्लिसरॉल को आमतौर पर अपशिष्ट माना जाता है, लेकिन यहां यह प्रतिक्रिया दर में सुधार करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है,” आंद्रेई ने समझाया। “यह दर्शाता है कि हम अपने मंच को केवल अपशिष्ट रूपांतरण से परे रासायनिक प्रक्रियाओं की एक विस्तृत श्रृंखला में लागू कर सकते हैं। उत्प्रेरक के सतह क्षेत्र को ध्यान से डिजाइन करके, हम प्रभावित कर सकते हैं कि हम कौन से उत्पाद उत्पन्न करते हैं, जिससे प्रक्रिया अधिक चयनात्मक हो जाती है। ”
कृत्रिम पत्ती एक उच्च दक्षता वाले सौर सेल सामग्री का उपयोग करता है जिसे पेरोवकाइट कहा जाता है, जिसे विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए तांबे के नैनोफ्लोवर्स के साथ जोड़ा जाता है। साथ में, वे CO2 और पानी को एथेन और एथिलीन में परिवर्तित कर सकते हैं – अतिरिक्त कार्बन उत्सर्जन के बिना निर्माण ईंधन, रसायनों और प्लास्टिक के निर्माण के लिए प्रमुख निर्माण ब्लॉक।
जबकि वर्तमान प्रणाली CO2 के लगभग 10% उपयोगी उत्पादों में परिवर्तित होती है, शोधकर्ता डिजाइन में सुधार के बारे में आशावादी हैं। प्रौद्योगिकी अंततः एक परिपत्र अर्थव्यवस्था बनाने में मदद कर सकती है जहां कार्बन डाइऑक्साइड को लगातार मूल्यवान सामग्री और ईंधन में पुनर्नवीनीकरण किया जाता है।
“यह परियोजना इस बात का एक उत्कृष्ट उदाहरण है कि वैश्विक अनुसंधान साझेदारी कैसे प्रभावशाली वैज्ञानिक प्रगति को जन्म दे सकती है,” आंद्रेई ने कहा। “कैम्ब्रिज और बर्कले से विशेषज्ञता के संयोजन से, हमने एक प्रणाली विकसित की है जो कि हम ईंधन और मूल्यवान रसायनों का उत्पादन करने के तरीके को फिर से खोल सकते हैं।”
अनुसंधान को विंटन कार्यक्रम के लिए फिजिक्स ऑफ सस्टेनेबिलिटी, सेंट जॉन्स कॉलेज, यूएस डिपार्टमेंट ऑफ एनर्जी, यूरोपियन रिसर्च काउंसिल और यूके रिसर्च एंड इनोवेशन (यूकेआरआई) द्वारा समर्थित किया गया था।
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