بۇ ماقالە Science X نىڭ تەھرىرلىك تەرتىپلىرى ۋە قائىدىلىرىگە ئاساسەن تەكشۈرۈلدى. تەھرىرلەر مەزمۇننىڭ پۈتۈنلۈكىگە كاپالەتلىك قىلىش بىلەن بىر ۋاقىتتا تۆۋەندىكى ئالاھىدىلىكلەرگە ئەھمىيەت بەردى:
كاربون تۆت ئوكسىد (CO2) يەر شارىدىكى ھاياتلىق ئۈچۈن مۇھىم بايلىق، شۇنداقلا يەر شارىنىڭ ئىسسىپ كېتىشىگە تۆھپە قوشىدىغان پارنىك گازى. بۈگۈنكى كۈندە، ئالىملار كاربون تۆت ئوكسىدنى قايتا ھاسىل بولىدىغان، تۆۋەن كاربونلۇق يېقىلغۇ ۋە يۇقىرى قىممەتلىك خىمىيىلىك مەھسۇلاتلارنى ئىشلەپچىقىرىشتا ئۈمىدۋار بايلىق سۈپىتىدە تەتقىق قىلماقتا.
تەتقىقاتچىلارنىڭ دۇچ كېلىۋاتقان قىيىنچىلىقى، كاربون تۆت ئوكسىدنى كاربون ئوكسىد، مېتانول ياكى فورمىك كىسلاتا قاتارلىق يۇقىرى سۈپەتلىك كاربون ئارىلىق مەھسۇلاتلىرىغا ئايلاندۇرۇشنىڭ ئۈنۈملۈك ۋە ئەرزان ئۇسۇللىرىنى بايقاشتۇر.
دۆلەتلىك قايتا ھاسىل بولىدىغان ئېنېرگىيە تەجرىبىخانىسى (NREL) دىكى KK Neuerlin رەھبەرلىكىدىكى تەتقىقات گۇرۇپپىسى ۋە Argonne دۆلەتلىك تەجرىبىخانىسى ۋە Oak Ridge دۆلەتلىك تەجرىبىخانىسىدىكى ھەمكارلاشقۇچىلار بۇ مەسىلىگە ئۈمىدۋار ھەل قىلىش چارىسىنى تاپتى. بۇ گۇرۇپپا يۇقىرى ئېنېرگىيە ئۈنۈمى ۋە چىدامچانلىقى بىلەن قايتا ھاسىل بولىدىغان ئېلېكتر ئېنېرگىيەسى ئارقىلىق كاربون تۆت ئوكسىدتىن فورمىك كىسلاتا ئىشلەپچىقىرىش ئۇسۇلىنى ئىجاد قىلدى.
«كاربون تۆت ئوكسىدنى فورمىك كىسلاتاسىغا ئۈنۈملۈك ئېلېكتروخىمىيىلىك ئايلاندۇرۇش ئۈچۈن كېڭەيتكىلى بولىدىغان پەردە ئېلېكترود يىغىش قۇرۇلمىسى» ناملىق تەتقىقات «Nature Communications» ژۇرنىلىدا ئېلان قىلىندى.
فورمىك كىسلاتاسى كەڭ دائىرىدە قوللىنىلىدىغان، بولۇپمۇ خىمىيە ياكى بىئولوگىيە سانائىتىدە خام ئەشيا سۈپىتىدە ئىشلىتىلىدىغان بىر خىل خىمىيىلىك ئارىلىق مەھسۇلات. فورمىك كىسلاتاسى يەنە بىئولوگىيىلىك پىششىقلاپ ئىشلەشنىڭ پاكىز ئاۋىئاتسىيە يېقىلغۇسىغا ئايلاندۇرۇشنىڭ خام ئەشياسى دەپ قارالغان.
ئېلېكترولىتلىق ھۈجەيرىگە ئېلېكتر پوتېنسىيالى قوللىنىلغاندا، CO2 نىڭ ئېلېكترولىزى CO2 نىڭ فورمىك كىسلاتا قاتارلىق خىمىيىلىك ئارىلىق ماددىلارغا ياكى ئېتىلېن قاتارلىق مولېكۇلالارغا ئايلىنىشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ.
ئېلېكتروليزاتوردىكى پەردە-ئېلېكترود يىغىندىسى (MEA) ئادەتتە ئېلېكتروكاتالىزاتور ۋە ئىئون ئۆتكۈزگۈچ پولىمېردىن تەركىب تاپقان ئىككى ئېلېكترودنىڭ ئارىسىغا قىستۇرۇلغان ئىئون ئۆتكۈزگۈچ پەردە (كاتىئون ياكى ئانيون ئالماشتۇرۇش پەردىسى) دىن تەركىب تاپىدۇ.
ئۇلار بۇ گۇرۇپپىنىڭ يېقىلغۇ باتارېيەسى تېخنىكىسى ۋە ھىدروگېن ئېلېكترولىزى ساھەسىدىكى تەجرىبىسىدىن پايدىلىنىپ، ئېلېكترولىت باتارېيەسىدىكى بىر قانچە MEA سەپلىمىسىنى تەتقىق قىلىپ، CO2 نىڭ فورمىك كىسلاتاسىغا ئېلېكتروخىمىيىلىك قايتۇرۇلۇشىنى سېلىشتۇردى.
تۈرلۈك لايىھەلەرنىڭ مەغلۇبىيەت ئانالىزىغا ئاساسەن، بۇ گۇرۇپپا مەۋجۇت ماتېرىيال توپلىمىنىڭ چەكلىمىلىرىدىن، بولۇپمۇ ھازىرقى ئانيون ئالماشتۇرۇش پەردىسىدە ئىئوننى رەت قىلىشنىڭ كەمچىللىكىدىن پايدىلىنىپ، ئومۇمىي سىستېما لايىھىسىنى ئاددىيلاشتۇرۇشقا تىرىشتى.
NREL دىكى KS Neierlin ۋە Leiming Hu تەرىپىدىن ئىجاد قىلىنغان بۇ ئىجادىيەت يېڭى تۆشۈكلۈك كاتىيون ئالماشتۇرۇش پەردىسى ئىشلىتىلگەن ياخشىلانغان MEA ئېلېكتروليزاتورى ئىدى. بۇ تۆشۈكلۈك پەردە مۇقىم، يۇقىرى تاللاشچان فورمىك كىسلاتا ئىشلەپچىقىرىشنى تەمىنلەيدۇ ھەمدە تەييار زاپچاسلارنى ئىشلىتىش ئارقىلىق لايىھەنى ئاددىيلاشتۇرىدۇ.
«بۇ تەتقىقاتنىڭ نەتىجىسى فورمىك كىسلاتا قاتارلىق ئورگانىك كىسلاتالارنىڭ ئېلېكتروخىمىيىلىك ئىشلەپچىقىرىشىدىكى بىر خىل ئۆزگىرىشنى ئىپادىلەيدۇ» دېدى بىرلىكتە يازغان نېيېرلىن. «تۆشۈكلۈك پەردە قۇرۇلمىسى ئىلگىرىكى لايىھەلەرنىڭ مۇرەككەپلىكىنى ئازايتىدۇ، شۇنداقلا باشقا ئېلېكتروخىمىيىلىك كاربون تۆت ئوكسىد ئۆزگەرتىش ئۈسكۈنىلىرىنىڭ ئېنېرگىيە ئۈنۈمى ۋە چىدامچانلىقىنى ئاشۇرۇش ئۈچۈنمۇ ئىشلىتىلىدۇ».
ھەر قانداق ئىلمىي بۆسۈشكە ئوخشاش، بۇنىڭ تەننەرخ ئامىللىرى ۋە ئىقتىسادىي ئىمكانىيەتلىكلىكىنى چۈشىنىش مۇھىم. NREL تەتقىقاتچىلىرى جې خۇاڭ ۋە تاۋ لىڭ ھەر قايسى تارماقلاردا ئىشلەپ، يېڭىلىنىدىغان ئېلېكتر ئېنېرگىيەسىنىڭ باھاسى ھەر كىلوۋات-سائەت 2.3 سېنت ياكى ئۇنىڭدىن تۆۋەن بولغاندا، بۈگۈنكى سانائەت فورمىك كىسلاتا ئىشلەپچىقىرىش جەريانلىرى بىلەن تەننەرخ تەڭلىكىگە ئېرىشىشنىڭ ئۇسۇللىرىنى ئېنىقلىغان تېخنىكىلىق-ئىقتىسادىي ئانالىزنى تەقدىم قىلدى.
نېيېرلىن مۇنداق دېدى: «بۇ گۇرۇپپا بۇ نەتىجىلەرگە بازاردا سېتىلىۋاتقان كاتالىزاتورلار ۋە پولىمېر پەردە ماتېرىياللىرىنى ئىشلىتىپ ئېرىشتى، شۇنىڭ بىلەن بىر ۋاقىتتا زامانىۋى يېقىلغۇ باتارېيەسى ۋە ھىدروگېن ئېلېكترولىز زاۋۇتلىرىنىڭ كېڭەيتىشچانلىقىدىن پايدىلىنىدىغان MEA لايىھىسىنى ياراتتى».
«بۇ تەتقىقاتنىڭ نەتىجىلىرى قايتا ھاسىل بولىدىغان ئېلېكتر ئېنېرگىيەسى ۋە ھىدروگېن ئارقىلىق كاربون تۆت ئوكسىدنى يېقىلغۇ ۋە خىمىيىلىك ماددىلارغا ئايلاندۇرۇشقا، كۆلەملەشتۈرۈش ۋە سودىلىشىشقا ئۆتۈشنى تېزلىتىشكە ياردەم بېرەلەيدۇ».
ئېلېكتروخىمىيىلىك ئۆزگەرتىش تېخنىكىسى NREL نىڭ ئېلېكتروندىن مولېكۇلاغا ئۆزگەرتىش پروگراممىسىنىڭ ئاساسلىق ئېلېمېنتى بولۇپ، بۇ پروگرامما كېيىنكى ئەۋلاد قايتا ھاسىل بولىدىغان ھىدروگېن، نۆل يېقىلغۇ، خىمىيىلىك ماددىلار ۋە ئېلېكتر ئېنېرگىيەسى بىلەن ھەرىكەتلەندۈرۈلىدىغان جەريانلارغا ئىشلىتىلىدىغان ماتېرىياللارغا مەركەزلەشكەن.
«بىزنىڭ پروگراممىمىز قايتا ھاسىل بولىدىغان ئېلېكتر ئېنېرگىيەسىدىن پايدىلىنىپ، كاربون تۆت ئوكسىد ۋە سۇ قاتارلىق مولېكۇلالارنى ئېنېرگىيە مەنبەسى بولالايدىغان بىرىكمىلەرگە ئايلاندۇرۇشنىڭ يوللىرىنى تەتقىق قىلماقتا»، دېدى NREL نىڭ ئېلېكترون يۆتكەش ۋە/ياكى يېقىلغۇ ئىشلەپچىقىرىش ياكى خىمىيىلىك ماددىلار ئۈچۈن ئالدىنقى ماددىلار ئىستراتېگىيىسىنىڭ مۇدىرى راندى كورترايت.
«بۇ ئېلېكتروخىمىيىلىك ئۆزگەرتىش تەتقىقاتى بىر قاتار ئېلېكتروخىمىيىلىك ئۆزگەرتىش جەريانلىرىدا ئىشلىتىشكە بولىدىغان بىر چوڭ بۆسۈش ھاسىل قىلدى، بىز بۇ گۇرۇپپىدىن تېخىمۇ ئۈمىدۋار نەتىجىلەرنى كۈتمەكتىمىز».
تېخىمۇ كۆپ ئۇچۇرلار: لېيمىڭ خۇ قاتارلىقلار، CO2 نى فورمىك كىسلاتاسىغا ئۈنۈملۈك ئېلېكتروخىمىيىلىك ئايلاندۇرۇش ئۈچۈن كېڭەيتكىلى بولىدىغان پەردە ئېلېكترود يىغىش قۇرۇلمىسى، Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-43409-6
ئەگەر سىز خاتالىققا يولۇقسىڭىز، توغرا ئەمەسلىككە يولۇقسىڭىز ياكى بۇ بەتتىكى مەزمۇننى تەھرىرلەش تەلىپىنى يوللىماقچى بولسىڭىز، بۇ فورمىنى ئىشلىتىڭ. ئادەتتىكى سوئاللار ئۈچۈن، ئالاقە فورمىمىزنى ئىشلىتىڭ. ئادەتتىكى پىكىر-تەكلىپلەر ئۈچۈن، تۆۋەندىكى ئاممىۋى پىكىرلەر بۆلىكىنى ئىشلىتىڭ (كۆرسەتمىلەرگە ئەگىشىڭ).
سىزنىڭ پىكىر-تەكلىپلىرىڭىز بىز ئۈچۈن ناھايىتى مۇھىم. قانداقلا بولمىسۇن، ئۇچۇرلارنىڭ مىقدارى كۆپ بولغاچقا، بىز شەخسىي جاۋاب قايتۇرۇشقا كاپالەتلىك قىلالمايمىز.
سىزنىڭ ئېلخەت ئادرېسىڭىز پەقەت ئېلخەتنى كىمنىڭ ئەۋەتكەنلىكىنى قوبۇل قىلغۇچىلارغا ئېيتىش ئۈچۈنلا ئىشلىتىلىدۇ. سىزنىڭ ئادرېسىڭىزمۇ، قوبۇل قىلغۇچىنىڭ ئادرېسىمۇ باشقا مەقسەتتە ئىشلىتىلمەيدۇ. سىز كىرگۈزگەن ئۇچۇرلار ئېلخەت ئادرېسىڭىزدا كۆرۈنىدۇ ۋە Tech Xplore تەرىپىدىن ھېچقانداق شەكىلدە ساقلانمايدۇ.
بۇ تور بېكەت توردا يول باشلاشنى ئاسانلاشتۇرۇش، مۇلازىمەتلىرىمىزنى ئىشلىتىشىڭىزنى تەھلىل قىلىش، ئېلان شەخسىيلەشتۈرۈش سانلىق مەلۇماتلىرىنى توپلاش ۋە ئۈچىنچى تەرەپلەردىن مەزمۇنلار بىلەن تەمىنلەش ئۈچۈن تور كۆرگۈچ (cookie) لاردىن پايدىلىنىدۇ. تور بېكىتىمىزنى ئىشلىتىش ئارقىلىق، سىز مەخپىيەتلىك سىياسىتىمىز ۋە ئىشلىتىش شەرتلىرىمىزنى ئوقۇپ چۈشىنىپ يەتكەنلىكىڭىزنى ئېتىراپ قىلىسىز.