রাইস ইউনিভার্সিটির গবেষকদের একটি দল বৈদ্যুতিন রাসায়নিক ডিভাইসগুলির স্থায়িত্ব উন্নত করার জন্য একটি আশ্চর্যজনকভাবে সহজ পদ্ধতি আবিষ্কার করেছে যা কার্বন ডাই অক্সাইডকে দরকারী জ্বালানী এবং রাসায়নিকগুলিতে রূপান্তরিত করে এবং এতে সিও পাঠানো ছাড়া আর কিছুই নেই2 একটি অ্যাসিড বুবলার মাধ্যমে।
বিজ্ঞানে প্রকাশিত তাদের অধ্যয়ন কো এর পারফরম্যান্স এবং স্থিতিশীলতায় একটি বড় বাধা সম্বোধন করে2 হ্রাস ব্যবস্থা: লবণের বিল্ডআপ যা গ্যাস প্রবাহ চ্যানেলগুলিকে আটকে রাখে, দক্ষতা হ্রাস করে এবং ডিভাইসগুলিকে অকাল ব্যর্থ করে দেয়। একটি কৌশল ব্যবহার করে তারা অ্যাসিড-হিউডিফাইড কো বলে2গবেষকরা একটি কো এর অপারেশনাল জীবন বাড়িয়েছিলেন2 হ্রাস ব্যবস্থা 50-ভাঁজেরও বেশি, একটি স্কেল-আপ চুল্লীতে 4,500 ঘন্টারও বেশি স্থিতিশীল অপারেশন প্রদর্শন করে-ক্ষেত্রের জন্য একটি মাইলফলক।
বৈদ্যুতিন রাসায়নিক কো2 হ্রাস, বা কো2আরআর, একটি উদীয়মান সবুজ প্রযুক্তি যা জলবায়ু-উষ্ণায়ন কোকে রূপান্তর করতে আদর্শভাবে পুনর্নবীকরণযোগ্য উত্স থেকে বিদ্যুৎ ব্যবহার করে2 কার্বন মনোক্সাইড, ইথিলিন বা অ্যালকোহলগুলির মতো মূল্যবান পণ্যগুলিতে। এই পণ্যগুলি আরও জ্বালানীতে পরিমার্জন করা যেতে পারে বা শিল্প প্রক্রিয়াগুলিতে ব্যবহৃত হতে পারে, সম্ভাব্যভাবে একটি বড় দূষণকারীকে একটি ফিডস্টকে পরিণত করে।
যাইহোক, ব্যবহারিক বাস্তবায়ন দুর্বল সিস্টেমের স্থিতিশীলতায় বাধা হয়ে দাঁড়িয়েছে। একটি অবিরাম সমস্যা হ’ল গ্যাস প্রবাহ চ্যানেলগুলিতে পটাসিয়াম বাইকার্বোনেট লবণের সঞ্চার, যা ঘটে যখন পটাসিয়াম আয়নগুলি অ্যানিওন এক্সচেঞ্জ থেকে অ্যানোলাইট থেকে ক্যাথোড প্রতিক্রিয়া জোনে স্থানান্তরিত হয় এবং সিও এর সাথে একত্রিত হয়2 উচ্চ পিএইচ অবস্থার অধীনে।
“লবণের বৃষ্টিপাত ব্লক কো2 পরিবহন ও বন্যা গ্যাসের প্রসারণ ইলেক্ট্রোড, যা পারফরম্যান্স ব্যর্থতার দিকে পরিচালিত করে, “সমীক্ষার সংশ্লিষ্ট লেখক এবং রাসায়নিক এবং বায়োমোলিকুলার ইঞ্জিনিয়ারিং, উপকরণ বিজ্ঞান এবং ন্যানোইনজিনিয়ারিং এবং কেমিস্ট্রি রাইসের সহযোগী অধ্যাপক হোটিয়ান ওয়াং বলেছেন,” এটি সাধারণত কয়েক শতাধিক ঘন্টার মধ্যে ঘটে, যা বাণিজ্যিক কার্যকারিতা থেকে দূরে। “
এটির বিরুদ্ধে লড়াই করার জন্য, রাইস টিম একটি স্ট্যান্ডার্ড পদ্ধতিতে একটি মার্জিত মোড় চেষ্টা করেছিল। পরিবর্তে সিওকে আর্দ্র করার জন্য জল ব্যবহার2 চুল্লীতে গ্যাস ইনপুট, তারা হাইড্রোক্লোরিক, ফর্মিক বা এসিটিক অ্যাসিডের মতো অ্যাসিড দ্রবণের মাধ্যমে গ্যাসকে বুদবুদ করে।
অ্যাসিড থেকে বাষ্পটি ট্রেস পরিমাণে ক্যাথোড প্রতিক্রিয়া চেম্বারে বহন করা হয়, কেবল স্থানীয় রসায়ন পরিবর্তন করার জন্য যথেষ্ট। যেহেতু এই অ্যাসিডগুলির সাথে গঠিত লবণগুলি পটাসিয়াম বাইকার্বোনেটের চেয়ে অনেক বেশি দ্রবণীয়, তাই তারা চ্যানেলগুলিকে স্ফটিক দেয় এবং ব্লক করে না।
প্রভাব নাটকীয় ছিল। রৌপ্য অনুঘটক ব্যবহার করে পরীক্ষায় – সহ রূপান্তরকরণের জন্য একটি সাধারণ মানদণ্ড2 কার্বন মনোক্সাইডে-সিস্টেমটি একটি ল্যাব-স্কেল ডিভাইসে 2,000 ঘন্টারও বেশি সময় ধরে এবং 100 বর্গ-কেন্দ্র, স্কেল-আপ ইলেক্ট্রোলাইজারে 4,500 ঘন্টারও বেশি সময় ধরে স্থিরভাবে পরিচালিত হয়েছিল। বিপরীতে, স্ট্যান্ডার্ড জল-হিউডিফাইড কো ব্যবহার করে সিস্টেমগুলি2 লবণ তৈরির কারণে প্রায় 80 ঘন্টা পরে ব্যর্থ।
গুরুত্বপূর্ণভাবে, অ্যাসিড-হিউমিডাইফাইড পদ্ধতিটি জিংক অক্সাইড, তামা অক্সাইড এবং বিসমুথ অক্সাইড সহ একাধিক অনুঘটক প্রকারগুলিতে কার্যকর প্রমাণিত হয়েছিল, এগুলি সমস্তই বিভিন্ন সিওকে লক্ষ্য করতে ব্যবহৃত হয়2আরআর পণ্য। গবেষকরা আরও প্রমাণ করেছেন যে বৃহত আকারের ডিভাইসগুলির সাথে শক্তি দক্ষতা বজায় রাখা এবং বর্ধিত সময়কালে লবণের অবরুদ্ধতা এড়িয়ে চলার সাথে পারফরম্যান্সের সাথে আপস না করে পদ্ধতিটি মাপানো যেতে পারে।
তারা অ্যাসিডের ঘনত্ব কম রেখে ক্লোরাইডের প্রতি সাধারণত সংবেদনশীল অ্যানিয়ন এক্সচেঞ্জ ঝিল্লিগুলির ন্যূনতম জারা বা ক্ষতি পর্যবেক্ষণ করে। পদ্ধতির সাধারণত ব্যবহৃত ঝিল্লি এবং উপকরণগুলির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ হিসাবেও দেখানো হয়েছিল, বিদ্যমান সিস্টেমে সংহতকরণের সম্ভাবনাটিকে আরও শক্তিশালী করে।
রিয়েল টাইমে লবণের গঠন পর্যবেক্ষণ করতে, দলটি স্বচ্ছ প্রবাহ প্লেটগুলির সাথে কাস্টম-বিল্ট চুল্লি ব্যবহার করেছিল। প্রচলিত জলের আর্দ্রতার অধীনে, 48 ঘন্টার মধ্যে লবণের স্ফটিকগুলি গঠন শুরু করে। অ্যাসিড-হিউডিফাইড কো সহ2তবে, কয়েকশো ঘন্টা পরেও কোনও উল্লেখযোগ্য স্ফটিক জমে দেখা যায়নি এবং কোনও ছোট আমানত অবশেষে দ্রবীভূত হয়ে সিস্টেমের বাইরে বহন করা হয়েছিল।
“জল-হিউডিফাইড কো এর traditional তিহ্যবাহী পদ্ধতি ব্যবহার করে2 ক্যাথোড গ্যাস প্রবাহ চ্যানেলগুলিতে লবণ গঠনের দিকে পরিচালিত করতে পারে, “রাইসে রাসায়নিক ও বায়োমোলিকুলার ইঞ্জিনিয়ারিংয়ের পোস্টডক্টোরাল গবেষণা সহযোগী সহ-প্রথম লেখক শয়ুন হাও বলেছেন।3 উচ্চতর দ্রবণীয়তার সাথে লবণের মধ্যে, এইভাবে অনুঘটক কর্মক্ষমতা প্রভাবিত না করে ক্লগিং এড়াতে যথেষ্ট দ্রবণীয়তা ভারসাম্যকে স্থানান্তরিত করে। “
কাজটি আরও টেকসই, স্কেলযোগ্য কো -এর দরজা খুলে দেয়2 ইলেক্ট্রোলাইজারস, কার্বন ক্যাপচার এবং ব্যবহারের কৌশলগুলির অংশ হিসাবে প্রযুক্তিটি শিল্প স্কেলগুলিতে মোতায়েন করা হলে একটি সমালোচনামূলক প্রয়োজন। বিদ্যমান আর্দ্রতা সেটআপগুলিতে কেবলমাত্র ছোট টুইট জড়িত পদ্ধতির সরলতা, এর অর্থ এটি উল্লেখযোগ্য পুনরায় নকশা বা যুক্ত ব্যয় ছাড়াই গৃহীত হতে পারে।
“এটি কো -এর জন্য একটি প্রধান সন্ধান2 তড়িৎ বিশ্লেষণ, “রাইসে রাসায়নিক ও বায়োমোলিকুলার ইঞ্জিনিয়ারিংয়ের সহ-প্রথম লেখক এবং স্নাতক শিক্ষার্থী আহমদ এলগাজার বলেছেন।” আমাদের পদ্ধতিটি স্বল্প ব্যয়বহুল, সহজেই বাস্তবায়নযোগ্য সমাধানের সাথে দীর্ঘস্থায়ী বাধা সম্বোধন করে। এটি কার্বন ইউটিলাইজেশন প্রযুক্তিগুলিকে আরও বাণিজ্যিকভাবে কার্যকর এবং আরও টেকসই করার দিকে এক পদক্ষেপ। “
এই কাজটি রবার্ট এ ওয়েলচ ফাউন্ডেশন, রাইস, ন্যাশনাল সায়েন্স ফাউন্ডেশন এবং ডেভিড এবং লুসিল প্যাকার্ড ফাউন্ডেশন দ্বারা সমর্থিত ছিল।