گاز کربنیک اضافی رو بگیر، انرژی رایگان بساز! (خبر داغ علمی)

گازکربنیک اضافی، یه منبع انرژی پنهان!

ازدیاد گاز کربنیک (CO2) توی هوا، داره زمین رو گرم‌تر می‌کنه و اوضاع آب و هوایی رو بهم می‌ریزه. اما اگه دانشمندا بتونن این گاز اضافه رو به یه منبع انرژی خوب تبدیل کنن، چی میشه؟ کاهش الکتروشیمیایی یه راه حله که خیلی امید بخشه. تو این روش، که از کاتالیزور استفاده می‌شه، CO2 رو تبدیل می‌کنن به چیزایی مثل منواکسید کربن (CO) یا متان (CH4) و حتی اتانول (C₂H₆O) و اسید فرمیک (HCOOH).

البته هنوزم یه سری مشکلات هست که ساخت این چیزا رو تو ابعاد صنعتی سخت می‌کنه. چون وقتی می‌خوای CO2 رو کاهش بدی، واکنشه یه عالمه راه‌های مختلف داره. واسه همین، دانشمندا دارن تلاش می‌کنن تا جهت واکنش رو عوض کنن و احتمال تولید یه محصول خاص رو بالا ببرن.

یه گروه محقق از دانشگاه‌های توهوکو، علوم توکیو و وندربیلت رفتن سراغ مس. این فلز رو به عنوان کاتالیزور تو روش کاهش الکتروشیمیایی CO2 استفاده کردن تا بتونن تولید محصول رو کنترل کنن. اونا با دستکاری ساختار مس تو مقیاس نانو، تونستن مس رو تبدیل به نانوکلاسترهایی کنن که اندازه‌شون کمتر از ۲ نانومتره. این کار باعث شد که مس خیلی بهتر کار کنه و به عنوان کاتالیزور تأثیر بیشتری داشته باشه.

نتایج این تحقیقات، ۲۸ نوامبر ۲۰۲۴ توی مجله‌ی Small Science چاپ شد.

نانوکلاسترهای مسی: یه جایگزین ارزون‌تر برای نانوکلاسترهای فلزات گران‌بها

یوییچی نگیشی، استادی که تو مؤسسه تحقیقات مواد پیشرفته تو دانشگاه توهوکو (IMRAM) کار می‌کنه، می‌گه: «ما نانوکلاسترهای مسی که نقص داشتن رو بررسی کردیم و دیدیم که می‌تونن جایگزین خوبی برای نانوکلاسترهای فلزات گرون‌قیمت باشن. بعدشم طراحیشون کردیم تا بتونن محصولاتی با انرژی زیاد تولید کنن.»

این تیم تحقیقاتی با ایجاد یه سری نقاط فعال خاص، از طریق نقص‌های عمدی تو ساختار مکعبی مس، عملکرد نانوکلاسترها رو بهتر کردن. این اتم‌های جابه‌جا شده، نه تنها تو گوشه‌های مکعب، بلکه تو لبه‌هاش هم ظاهر شدن و یه شبکه‌ای از نقاط واکنش‌دهنده عالی برای کاهش CO2 ایجاد کردن.

این چینش خاص اتم‌های مس، به تیم اجازه داد تا واکنش رو بهتر هدایت کنن و انتخاب‌پذیری و بازدهی محصول موردنظر رو بالا ببرن. آزمایش‌ها نشون داد که نانوکلاسترهایی که یه سرشون تغییر کرده، بیشتر متانول (CH₃OH) تولید می‌کنن. ولی هر چی تعداد این نقاط نقص زیادتر شد، محصولات متنوع‌تری تولید شد.

نگیشی اضافه می‌کنه: «تحقیقات ما پتانسیل نانوکلاسترهای مسی رو به عنوان کاتالیزور کاهش CO2 همراه با قیمت مناسب نشون می‌ده. همچنین تأکید می‌کنه که چجوری طراحی ساختاریشون رو انتخاب محصولات تأثیر داره.» این پیشرفت‌ها می‌تونه به تولید مواد جدید و کاربردی از منابع در دسترس کمک کنه و به یه آینده‌ی پایدارتر منجر بشه.

“`