يېڭى تېخنىكا كاربون تۆت ئوكسىدنىڭ سۇيۇق يېقىلغۇغا ئايلىنىشىنى ياخشىلايدۇ

تۆۋەندىكى جەدۋەلنى تولدۇرۇڭ، بىز سىزگە «كاربون تۆت ئوكسىدنى سۇيۇق يېقىلغۇغا ئايلاندۇرۇشتىكى يېڭى تېخنىكىلىق يېڭىلاشلار» نىڭ PDF نۇسخىسىنى ئېلخەت ئارقىلىق ئەۋەتىمىز.
كاربون تۆت ئوكسىد (CO2) قېزىلما يېقىلغۇ ۋە ئەڭ كۆپ ئۇچرايدىغان پارنىك گازىنى كۆيدۈرۈشنىڭ مەھسۇلاتى بولۇپ، ئۇنى داۋاملىق پايدىلىق يېقىلغۇغا ئايلاندۇرغىلى بولىدۇ. CO2 قويۇپ بېرىشنى يېقىلغۇ خام ئەشياسىغا ئايلاندۇرۇشنىڭ ئۈمىدۋار ئۇسۇللىرىنىڭ بىرى ئېلېكترو خىمىيىلىك ئازايتىش دەپ ئاتىلىدىغان جەريان. ئەمما سودا جەھەتتىن ئۈنۈملۈك بولۇش ئۈچۈن، بۇ جەرياننى تېخىمۇ كۆپ كاربونغا باي مەھسۇلاتلارنى تاللاش ياكى ئىشلەپچىقىرىش ئۈچۈن ياخشىلاش كېرەك. ھازىر، «تەبىئەت ئېنېرگىيەسى» ژۇرنىلىدا خەۋەر قىلىنىشىچە، لاۋرېنس بېركېلېي دۆلەتلىك تەجرىبىخانىسى (بېركېلېي تەجرىبىخانىسى) ياردەمچى رېئاكسىيە ئۈچۈن ئىشلىتىلىدىغان مىس كاتالىزاتورىنىڭ يۈزىنى ياخشىلاش، شۇ ئارقىلىق جەرياننىڭ تاللاشچانلىقىنى ئاشۇرۇش ئۈچۈن يېڭى ئۇسۇل ئىجاد قىلدى.
«بىز مىسنىڭ بۇ رېئاكسىيە ئۈچۈن ئەڭ ياخشى كاتالىزاتور ئىكەنلىكىنى بىلسەكمۇ، ئۇ ئۈمىد قىلىنغان مەھسۇلاتقا يۇقىرى تاللاشچانلىق بەرمەيدۇ» دېدى بېركېلېي تەجرىبىخانىسىنىڭ خىمىيە پەنلىرى فاكۇلتېتىنىڭ يۇقىرى دەرىجىلىك ئالىمى ۋە كالىفورنىيە ئۇنىۋېرسىتېتى بېركېلېي خىمىيە ئىنژېنېرلىقى پروفېسسورى ئالېكىس. سپېل مۇنداق دېدى: «بىزنىڭ گۇرۇپپىمىز كاتالىزاتورنىڭ يەرلىك مۇھىتىدىن پايدىلىنىپ، بۇ خىل تاللاشچانلىقنى تەمىنلەش ئۈچۈن ھەر خىل ئۇسۇللارنى قوللىنىشقا بولىدىغانلىقىنى بايقىدى».
ئىلگىرىكى تەتقىقاتلاردا، تەتقىقاتچىلار سودا قىممىتىگە ئىگە كاربونغا باي مەھسۇلاتلارنى يارىتىش ئۈچۈن ئەڭ ياخشى ئېلېكتر ۋە خىمىيىلىك مۇھىت بىلەن تەمىنلەش ئۈچۈن ئېنىق شارائىتلارنى بېكىتكەن. ئەمما بۇ شارائىتلار سۇ ئاساسلىق ئۆتكۈزگۈچ ماتېرىياللارنى ئىشلىتىدىغان ئادەتتىكى يېقىلغۇ باتارېيەلىرىدە تەبىئىي ھالدا كۆرۈلىدىغان شارائىتلارغا زىت.
ئېنېرگىيە مىنىستىرلىكىنىڭ سۇيۇق قۇياش نۇرى ئىتتىپاقىنىڭ ئېنېرگىيە يېڭىلىق يارىتىش مەركىزى تۈرىنىڭ بىر قىسمى سۈپىتىدە، يېقىلغۇ باتارېيەسى سۇ مۇھىتىدا ئىشلىتىشكە بولىدىغان لايىھەنى بېكىتىش ئۈچۈن، بېل ۋە ئۇنىڭ گۇرۇپپىسى بەزى زەرەتلەنگەن مولېكۇلا (ئىئونلار) نىڭ ئۆتۈشىگە يول قويىدىغان نېپىز بىر قەۋەت ئىئونومېرنى ئىشلەتتى. باشقا ئىئونلارنى چىقىرىۋېتىش كېرەك. ئۇلارنىڭ يۇقىرى تاللاشچان خىمىيىلىك خۇسۇسىيىتى سەۋەبىدىن، ئۇلار مىكرو مۇھىتقا كۈچلۈك تەسىر كۆرسىتىشكە ئالاھىدە ماس كېلىدۇ.
بېل گۇرۇپپىسىدىكى دوكتورلۇقتىن كېيىنكى تەتقىقاتچى ۋە ماقالىنىڭ تۇنجى ئاپتورى چانيېئون كىم مىس كاتالىزاتورنىڭ يۈزىنى ئىككى خىل ئورتاق ئىئونومېر، يەنى Nafion ۋە Sustainion بىلەن قاپلاشنى تەكلىپ قىلدى. بۇ گۇرۇپپا بۇنداق قىلىش كاتالىزاتورنىڭ يېنىدىكى مۇھىتنى، جۈملىدىن pH قىممىتىنى، سۇ ۋە كاربون تۆت ئوكسىد مىقدارىنى ئۆزگەرتىپ، رېئاكسىيەنى ئاسانلا پايدىلىق خىمىيىلىك ماددىلارغا ئايلاندۇرغىلى بولىدىغان كاربونغا باي مەھسۇلاتلارنى ئىشلەپچىقىرىشقا يېتەكلىشى كېرەك دەپ پەرەز قىلدى. مەھسۇلاتلار ۋە سۇيۇق يېقىلغۇ.
تەتقىقاتچىلار ھەر بىر ئىئونومېرنىڭ نېپىز قەۋىتى ۋە ئىككى ئىئونومېرنىڭ قوش قەۋىتىنى پولىمېر ماتېرىيالى بىلەن تىرەپ تۇرغان مىس پەردىگە چاپلاپ، پەردە ھاسىل قىلدى، ئۇلار بۇ پەردىنى قول شەكلىدىكى ئېلېكتروخىمىيەلىك ھۈجەيرىنىڭ بىر ئۇچىغا قىستۇرالايدۇ. باتارېيەگە كاربون تۆت ئوكسىدنى ئوكۇل قىلىپ، توك بېسىمىنى ئىشلەتكەندە، ئۇلار باتارېيەدىن ئېقىۋاتقان ئومۇمىي توك كۈچىنى ئۆلچەيدۇ. ئاندىن ئۇلار رېئاكسىيە جەريانىدا قوشنا سۇ ئامبىرىدا توپلانغان گاز ۋە سۇيۇقلۇقنى ئۆلچەيدۇ. ئىككى قەۋەتلىك ئەھۋالدا، ئۇلار رېئاكسىيە سەرپ قىلىدىغان ئېنېرگىيەنىڭ %80 نى كاربونغا باي مەھسۇلاتلار تەشكىل قىلىدىغانلىقىنى، بۇ نىسبەتنىڭ قاپلانمىغان ئەھۋالدا %60 تىن يۇقىرى ئىكەنلىكىنى بايقىدى.
«بۇ ساندۋىچ قاپلىمىسى ئىككى خىل ئىقتىدارنىڭ ئەڭ ياخشىسىنى تەمىنلەيدۇ: يۇقىرى مەھسۇلات تاللاشچانلىقى ۋە يۇقىرى ئاكتىپلىق»، دېدى بېل. قوش قەۋەتلىك يۈزەكى كاربونغا باي مەھسۇلاتلارغا پايدىلىق بولۇپلا قالماي، يەنە كۈچلۈك توك ھاسىل قىلىپ، ئاكتىپلىقنىڭ ئاشقانلىقىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ.
تەتقىقاتچىلارنىڭ يەكۈنىگە قارىغاندا، ئىنكاسنىڭ ياخشىلىنىشى مىسنىڭ ئۈستىدىكى قاپلامدا يىغىلىپ قالغان يۇقىرى CO2 قويۇقلۇقىنىڭ نەتىجىسى ئىكەن. بۇنىڭدىن باشقا، ئىككى ئىئونومېر ئارىسىدىكى رايوندا يىغىلىپ قالغان مەنپىي زەرەتلىك مولېكۇلا يەرلىك كىسلاتالىقنى تۆۋەنلىتىدۇ. بۇ بىرىكمە ئىئونومېر پەردىسى بولمىغاندا يۈز بېرىدىغان قويۇقلۇق جەھەتتىكى ئالماشتۇرۇشنى يوقىتىدۇ.
رېئاكسىيەنىڭ ئۈنۈمىنى تېخىمۇ يۇقىرى كۆتۈرۈش ئۈچۈن، تەتقىقاتچىلار CO2 ۋە pH قىممىتىنى ئاشۇرۇشنىڭ يەنە بىر ئۇسۇلى سۈپىتىدە ئىلگىرى ئىسپاتلانغان، ئىئونومېر پەردىسىنى تەلەپ قىلمايدىغان تېخنىكىغا، يەنى ئىمپۇلسلىق توك بېسىمىغا يۈزلەندى. ئىككى قەۋەتلىك ئىئونومېر قاپلىمىسىغا ئىمپۇلسلىق توك بېسىمىنى قوللىنىش ئارقىلىق، تەتقىقاتچىلار قاپلانمىغان مىس ۋە ستاتىك توك بېسىمىغا سېلىشتۇرغاندا كاربونغا باي مەھسۇلاتلارنىڭ %250 ئېشىشىغا ئېرىشتى.
بەزى تەتقىقاتچىلار ئۆز تەتقىقاتلىرىنى يېڭى كاتالىزاتورلارنى تەرەققىي قىلدۇرۇشقا مەركەزلەشتۈرگەن بولسىمۇ، كاتالىزاتورنى بايقاش ئىشلىتىش شارائىتىنى ئويلىشىپ باقمىغان. كاتالىزاتور يۈزىدىكى مۇھىتنى كونترول قىلىش يېڭى ۋە ئوخشىمايدىغان بىر ئۇسۇل.
«بىز پۈتۈنلەي يېڭى كاتالىزاتورنى ئويلاپ چىقارمىدۇق، بەلكى رېئاكسىيە كىنېتىكىسى توغرىسىدىكى چۈشەنچىمىزدىن پايدىلىنىپ، بۇ بىلىملەرنى كاتالىزاتور ئورنىنىڭ مۇھىتىنى قانداق ئۆزگەرتىش توغرىسىدا ئويلىنىشىمىزغا يېتەكچىلىك قىلدۇق» دېدى بېركېلېي تەجرىبىخانىسىنىڭ ئېنېرگىيە تېخنىكىسى ساھەسىدىكى ئالىملىرى ۋە ماقالىلەرنىڭ بىرلىكتە ئاپتورى بولغان ئالىي دەرىجىلىك ئىنژېنېر ئادام ۋېبېر.
كېيىنكى قەدەم قاپلانغان كاتالىزاتور ئىشلەپچىقىرىشنى كېڭەيتىش. بېركېلېي تەجرىبىخانىسى گۇرۇپپىسىنىڭ دەسلەپكى تەجرىبىلىرى كىچىك ياپىلاق مودېل سىستېمىلىرىنى ئۆز ئىچىگە ئالغان بولۇپ، بۇ سىستېمىلار سودا قوللىنىشلىرى ئۈچۈن تەلەپ قىلىنىدىغان چوڭ كۆلەملىك تۆشۈكلۈك قۇرۇلمىلاردىن كۆپ ئاددىي ئىدى. بېل مۇنداق دېدى: «تەكشى يۈزگە قاپلاشنى چاپلاش قىيىن ئەمەس. ئەمما سودا ئۇسۇللىرى كىچىك مىس توپلارنى قاپلاشنى ئۆز ئىچىگە ئېلىشى مۇمكىن». ئىككىنچى قەۋەت قاپلاش قوشۇش قىيىن بولۇپ قالىدۇ. بىر ئېھتىماللىق شۇكى، ئىككى قاپلاشنى ئارىلاشتۇرۇپ ئېرىتكۈچىگە قۇيۇش، ئېرىتكۈچى پارغا ئايلانغاندا ئۇلارنىڭ ئايرىلىشىنى ئۈمىد قىلىش. ئەگەر ئايرىلمىسا قانداق بولىدۇ؟ بېل خۇلاسە چىقاردى: «بىز پەقەت ئەقىللىق بولۇشىمىز كېرەك». كىم C، بۇي JC، لۇئو X ۋە باشقىلارنىڭ ماقالىلىرىگە قاراڭ. مىس ئۈستىدە قوش قەۋەتلىك ئىئونومېر قاپلاش ئارقىلىق CO2 نى كۆپ كاربونلۇق مەھسۇلاتلارغا ئېلېكترو-رېدۇكسىيە قىلىش ئۈچۈن خاسلاشتۇرۇلغان كاتالىزاتور مىكرو مۇھىتى. Nat Energy. 2021;6(11):1026-1034. doi:10.1038/s41560-021-00920-8
بۇ ماقالە تۆۋەندىكى ماتېرىياللاردىن ئېلىندى. ئەسكەرتىش: ماتېرىيال ئۇزۇنلۇقى ۋە مەزمۇنى جەھەتتىن تەھرىرلەنگەن بولۇشى مۇمكىن. تېخىمۇ كۆپ ئۇچۇرغا ئېرىشمەكچى بولسىڭىز، كۆرسىتىلگەن مەنبە بىلەن ئالاقىلىشىڭ.