מדענים פיתחו טכנולוגיית לייזר שיכולה לפתוח דרכים לטכנולוגיות דלק נקיות ואנרגיה בעתיד.
We urgently need environment friendly and sustainable ways to replace fossil fuels, oil and natural gas. Carbon dioxide (CO2) is an abundant waste product produced by all activities and sources which rely on fossil fuels. About 35 billion metric tons of Carbon dioxide is released into our של כוכב הלכת atmosphere annually as a waste product from electricity generating power plants, vehicles and industrial setups across the globe. To mitigate the effects of CO2 on global climate, this wasted CO2 could rather be converted into usable אנרגיה כמו פחמן חד חמצני ומקורות אחרים עתירי אנרגיה. דוגמה, תגובה עם מים CO2 מייצרת גז מימן עשיר באנרגיה, כאשר מגיב עם מימן הוא מייצר כימיקלים שימושיים כמו פחמימנים או אלכוהול. מוצרים כאלה יכולים לשמש למטרות שונות וגם זה בקנה מידה תעשייתי עולמי.
אלקטרו-זרזים הם זרזים שלוקחים חלק בתגובות אלקטרוכימיות - כאשר מתרחשת תגובה כימית אך מעורב גם כוח חשמלי. דוגמה, הזרז הנכון יכול לעזור להגיב למימן וחמצן כדי ליצור מים בצורה מבוקרת, אחרת זה יהיה רק תערובת אקראית של שני גזים. או אפילו לייצר חשמל על ידי שריפת מימן וחמצן. אלקטרו-זרזים משנים או מגבירים את קצב התגובות הכימיות מבלי שהם עצמם ייצרכו בתגובה. בהקשר ל-CO2, אלקטרו-זרזים נתפסים כרלוונטיים ומבטיחים במונחים של השגת 'שינוי צעד' ביעילות בהפחתת ה-CO2 כרצוי.
לרוע המזל, המנגנון המדויק של אופן פעולתם של האלקטרו-זרזים הללו אינו מובן לחלוטין וזה נותר אתגר משמעותי להבדיל בין שכבות של מולקולות ביניים קצרות מועד עם "רעש" של מולקולות לא פעילות בתמיסה. הבנה מוגבלת זו של המנגנון מציבה קשיים בכל שינוי אפשרי בתכנון של זרזים חשמליים.
מדענים מאוניברסיטת ליברפול בבריטניה הוכיחו א לייזרטכניקת ספקטרוסקופיה מבוססת להפחתה אלקטרוכימית של פחמן דו חמצני באתרו במחקר שלהם שפורסם ב קטליזה טבעית. הם השתמשו ב-Vibrational Sum-Frequency Generation או בספקטרוסקופיה VSFG בפעם הראשונה יחד עם ניסויים אלקטרוכימיים כדי לחקור זרז (Mn(bpy)(CO)3Br) אשר נתפס כאלקטרוקטליזטור מבטיח להפחתת CO2. התנהגותם של מתווכים מכריעים הנמצאים במחזור הקטליטי של תגובה לפרק זמן קצר מאוד נצפתה לראשונה. טכנולוגיית VSFG מאפשרת לעקוב אחר התנהגות ותנועה של מינים בעלי חיים קצרים במיוחד במחזור קטליטי ולכן עוזרת לנו להבין כיצד פועלים אלקטרו-זרזים. אז, ההתנהגות המדויקת של אופן הפעולה של אלקטרו-זרזים בתגובה כימית מובנת.
מחקר זה מספק תובנות לגבי כמה מהמסלולים הכימיים המורכבים ויכול לאפשר לנו ליצור עיצובים חדשים עבור זרזים חשמליים. חוקרים כבר חוקרים כיצד לשפר את הרגישות של טכניקה זו ומפתחים מערכת זיהוי חדשה ליחס טוב יותר בין אות לרעש. גישה זו יכולה לסייע בפתיחת אפיקים ליעילות דלק נקי ולצבור פוטנציאל נוסף עבור אנרגיה נקייה. תהליך כזה צריך בסופו של דבר להיות מוגדל מבחינה תעשייתית כדי להשיג יותר יעילות ברמה המסחרית. טיפול בכמויות גדולות של CO2 המופק ממפעלים לשריפת דלק מאובנים ידרוש התקדמות תעשייתית.
***
{תוכל לקרוא את עבודת המחקר המקורית על ידי לחיצה על קישור ה-DOI המופיע להלן ברשימת המקורות המצוטטים}
מקור (ים)
נרי ג ואח'. 2018. זיהוי של תוצרי ביניים קטליטיים על פני אלקטרודה במהלך הפחתת פחמן דו חמצני על ידי זרז שופע אדמה. קטליזה טבעית. https://doi.org/10.17638/datacat.liverpool.ac.uk/533
***
