خبر کامل
فناوری نوین کره‌ای: تبدیل مستقیم CO₂ به اسید فرمیک حتی در غلظت‌های پایین
دانشمندان کره‌ای به دستاوردی چشمگیر در زمینه مقابله با تغییرات اقلیمی دست یافته‌اند. آنها فناوری جدیدی را توسعه داده‌اند که قادر است دی‌اکسید کربن (CO₂) منتشرشده از منابع مختلف را، حتی در غلظت‌های بسیار پایین مشابه هوای معمولی، مستقیماً در محل تولید به یک ماده شیمیایی کاربردی به نام اسید فرمیک تبدیل کند. این نوآوری می‌تواند رویکرد ما را به جذب و استفاده از کربن دگرگون سازد.
فناوری نوین الکترود برای جذب و تبدیل CO₂
بر اساس گزارش نشریه علمی ACS Energy Letters، این فناوری بر پایه یک الکترود پیشرفته بنا شده است. این الکترود می‌تواند دی‌اکسید کربن موجود در گازهای خروجی از کوره‌های خانگی، شومینه‌ها و تاسیسات صنعتی را جذب کرده و بلافاصله آن را به اسید فرمیک تبدیل کند. آزمایش‌های آزمایشگاهی نشان داده‌اند که این سامانه در مقایسه با الکترودهای موجود، عملکردی به‌مراتب بهتر هم در گازهای خروجی شبیه‌سازی‌شده صنعتی و هم در غلظت‌های بسیار پایین CO₂ از خود نشان می‌دهد.
وونیونگ چوی، نویسنده مسئول این پژوهش و استاد و مدیر در موسسه فناوری انرژی کره (KENTECH) اظهار داشت: «این مطالعه نشان می‌دهد که جذب و تبدیل کربن الزامی ندارد به‌عنوان دو فرآیند جداگانه در نظر گرفته شوند. با ادغام این دو عملکرد در یک الکترود واحد، مسیر ساده‌تر و عملی‌تری برای استفاده از CO₂ در شرایط واقعی ارائه می‌دهیم.»
چالش‌های تبدیل دی‌اکسید کربن
اگرچه جذب دی‌اکسید کربن از هوا در نگاه اول ساده به نظر می‌رسد، چراکه گیاهان این کار را به‌طور طبیعی انجام می‌دهند، اما چالش اصلی پس از آن آغاز می‌شود. تبدیل CO₂ جذب‌شده به یک محصول مفید، فرآیندی پیچیده و پرهزینه است و همین موضوع مانعی جدی برای گسترش فناوری‌های جذب کربن محسوب می‌شود.
در گازهای خروجی صنعتی، دی‌اکسید کربن معمولاً با مقادیر زیادی از گازهایی مانند نیتروژن و اکسیژن مخلوط است. اغلب سامانه‌های فعلی تنها زمانی کارایی بالایی دارند که CO₂ از پیش خالص‌سازی و تغلیظ شده باشد؛ مرحله‌ای که هزینه و پیچیدگی فرآیند را به‌شدت افزایش می‌دهد.
طراحی الکترود سه‌لایه: راهکاری نوآورانه
برای رفع این محدودیت‌ها، تیم تحقیقاتی به سرپرستی دونگ‌لای پان، میونگ هوان اوه و وونیونگ چوی سیستمی را طراحی کردند که بتواند هم‌زمان دی‌اکسید کربن را جذب و تبدیل کند. این الکترود به‌گونه‌ای ساخته شده که گاز از درون آن عبور کرده، CO₂ در همان مسیر به دام افتاده و سپس به محصول شیمیایی تبدیل می‌شود.
ساختار الکترود سه‌لایه
- لایه جذب‌کننده انتخابی CO₂: این لایه وظیفه به دام انداختن دی‌اکسید کربن را بر عهده دارد.
- کاغذ کربنی نفوذپذیر به گاز: به عبور گاز و انتقال CO₂ به لایه کاتالیستی کمک می‌کند.
- لایه کاتالیستی از اکسید قلع (IV): مسئولیت تبدیل شیمیایی CO₂ به اسید فرمیک را بر عهده دارد.
ترکیب این سه لایه امکان تبدیل مستقیم دی‌اکسید کربن گازی به اسید فرمیک را فراهم می‌کند.
اسید فرمیک: محصولی با ارزش صنعتی و زیست‌محیطی
اسید فرمیک ماده‌ای شیمیایی با کاربردهای گسترده است که در حوزه‌هایی مانند پیل‌های سوختی، صنایع شیمیایی و فرآیندهای صنعتی مختلف استفاده می‌شود. تولید مستقیم این ماده از گازهای خروجی صنعتی می‌تواند گام مهمی در مسیر بازیافت کربن و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای باشد.
نتایج آزمایشگاهی و کارایی بی‌سابقه
در آزمایش‌هایی که با CO₂ خالص انجام شد، این الکترود جدید حدود ۴۰ درصد بازده بالاتری نسبت به الکترودهای رایج تبدیل کربن از خود نشان داد. اما تفاوت اصلی زمانی آشکار شد که پژوهشگران از گاز خروجی شبیه‌سازی‌شده صنعتی استفاده کردند؛ ترکیبی شامل ۱۵ درصد دی‌اکسید کربن، ۸ درصد اکسیژن و ۷۷ درصد نیتروژن.
در این شرایط، سامانه جدید همچنان مقادیر قابل‌توجهی اسید فرمیک تولید کرد، در حالی که سایر روش‌های موجود تقریباً هیچ خروجی مؤثری نداشتند. نکته مهم‌تر آن‌که این الکترود حتی در غلظت‌هایی مشابه هوای آزاد نیز عملکرد قابل قبولی از خود نشان داد و ثابت کرد که می‌تواند مستقیماً از CO₂ موجود در جو استفاده کند.
پژوهشگران معتقدند این رویکرد می‌تواند جذب و استفاده از دی‌اکسید کربن را برای کاربردهای صنعتی عملی‌تر و مقرون‌به‌صرفه‌تر کند. آنها همچنین پیش‌بینی می‌کنند که طراحی مشابه این الکترود در آینده ممکن است برای جذب و تبدیل سایر گازهای گلخانه‌ای از جمله متان نیز توسعه یابد؛ گامی که می‌تواند نقش مهمی در مقابله با تغییرات اقلیمی ایفا کند.
درباره هوش‌مصنوعی دست‌اول:
تمامی اخبار دست‌اول توسط دستیار هوش مصنوعی «هوشنگ» پردازش، صحت‌سنجی، خلاصه و بازنویسی شده است. هوشنگ هر روز با داده‌های جدید آموزش داده می‌شود و با نظارت دقیق انسانی و سردبیری دست‌اول در حال بهتر شدن است.
شما می‌توانید از چت‌بات و سایر ابزارهای هوشنگ به صورت رایگان استفاده کنید.
زمان انتشار:
۱۴:۳۰ - ۱۴۰۴/۱۱/۰۲