Lisa Lock tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib
Redaktorların qeydləri
GIST
Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin
Tətbiq olunan elektrik gərginliyi altında, sirkonium üzərindəki nikel səthi karbon qazını və su buxarını metana çevirə bilər – bu, bərpa olunan enerjini kimyəvi yolla saxlamağın mümkün bir yoludur. Kredit: Vyana Texnologiya Universiteti
Təbii qaz hələ də bir çox sənaye sektorunda mühüm rol oynayır, lakin iqlimə zərər verən qalıq yanacaqdır. TU Wien və İnsbruk Universiteti əvvəllər işlənmiş qaz axınlarından və ya birbaşa havadan tutulan CO2 istifadə edərək təbii qazın və ya metanın (CH4) sintezini mümkün edən gözlənilməz bir reaksiya yolu kəşf ediblər. Bu şəkildə metan ümumilikdə iqlimə neytral ola bilər .

Lakin buna nail olmaq üçün xüsusi materiallara ehtiyac var. Bu cür materialların axtarışı Avstriyanın Mükəmməllik Klasterinin MECS tədqiqat layihəsinin diqqət mərkəzindədir. İndi isə mühüm bir addım atılıb: Komanda nikelin ittriya ilə stabilləşdirilmiş sirkonium üzərində araşdırılmasını həyata keçirib. Su buxarı və karbon qazı ilə təmasda olan bu material, indi ilk dəfə ətraflı şəkildə deşifr edilmiş mürəkkəb kimyəvi proseslər kaskadına imkan verir – nəticədə metan istehsal edir. Tədqiqat ” Chemistry of Materials” jurnalında dərc olunub .

Birdən iki addım
TU Vyana Materiallar Kimyası İnstitutundan professor Günter Rupprexter deyir: “Karbon qazını məhsul qazlarına çevirmək ideyası yeni deyil. Karbon qazını parçalayıb sonra hidrogenlə reaksiyaya salmaq olar. Lakin sual budur: hidrogen haradan gəlir?”

Bu gün hidrogenin əksəriyyəti hələ də “qara” və ya “boz” hidrogen kimi tanınan fosil mənbələrindən istehsal olunur. Əgər belə hidrogenə etibar etsək, ümumi proses iqlimə neytral deyil. Rupprechter izah edir ki, “MECS tədqiqat qrupundakı bizim üçün eyni anda iki şeyi yerinə yetirən bir prosesin inkişaf etdirilməsi daha zərif olardı: birincisi, karbon qazını parçalamaqla karbon təmin etmək və ikincisi, eyni zamanda “yaşıl” hidrogen təmin etmək üçün suyu parçalamaq”.

Hidrogen və karbon daha sonra tamamilə bərpa olunan metan ( CH4 ) əmələ gətirmək üçün istifadə edilə bilər . Lazım gələrsə, sonrakı addımlarda bu metan bərpa olunan maye yanacaq kimi digər maddələrə də çevrilə bilər.

Zirkoniya, qiymətləndirilməmiş ulduz
İnsbruk Universitetindən Bernhard Klötzer deyir: “İllərdir ki, nikelin bu kimyəvi prosesi müəyyən edən əsas amil olduğu güman edilirdi. Lakin bəzi eksperimental tapıntılar bu mənzərəyə tam uyğun gəlmirdi. Biz elektrokimyəvi cəhətdən aktiv səthdə nə baş verdiyini dəqiq başa düşmək istəyirdik.”

Bunu öyrənmək üçün komanda ittriya ilə stabilləşdirilmiş sirkonium üzərində nikeldən hazırlanmış çox xüsusi məsaməli model elektrod hazırladı və onu rentgen fotoelektron spektroskopiyası istifadə edərək təhlil etdi. Bu texnika kimyəvi dəyişiklikləri proses zamanı birbaşa, real vaxt rejimində izləməyə imkan verir.

Nəticə sürpriz oldu: Sirkonium əvvəlcə əsasən oksigen ionlarını keçirdiyinə və oksigeni uzaqlaşdıra bildiyinə görə istifadə olunurdu. “Lakin məlum oldu ki, sirkonium burada əvvəllər düşünüləndən daha aktiv rol oynayır”, – tədqiqatın ilk müəllifi Kristof Terner deyir.

“Elektrik gərginliyi tətbiq etdikdə, karbon əvvəlcə nikel atomlarına çökür – gözlədiyimiz də elə bu idi. Lakin bu karbonun bir hissəsi daha sonra sirkonium səthinə doğru daha da irəliləyir və burada reaktiv karbon-sirkonium birləşməsi əmələ gəlir. Az miqdarda su buxarı bu birləşmə ilə təmasda olan kimi yenidən reaksiyaya girir və metan əmələ gəlir.”

Günəş enerjisinin kimyəvi yolla saxlanması
Simulyasiyalar aparan TU Wien-dən Aleksandr Genest deyir: “Sirkon səthinin dinamik davranışı çox vacib oldu. Biz metanın əvvəllər məlum olmayan reaksiya yolu ilə əmələ gəldiyini göstərə bildik. Bu, elektroliz hüceyrələrinin inkişafı üçün yeni perspektivlər açır.

“Bu, bizə artıq elektrik enerjisini elektrokimyəvi şəkildə istifadə etmək üçün bir yol verir, məsələn, fotovoltaiklərin artıq enerji istehsal etdiyi və metan istehsal etdiyi xüsusilə günəşli günlərdə. Bu şəkildə enerji uzun müddət ərzində heç bir çətinlik çəkmədən saxlanıla bilən çox yönlü yanacaq şəklində saxlanıla bilər.”

Nəşr detalları
Christoph W. Thurner və digərləri, Nikel/İttria ilə Sabitləşdirilmiş Sirkonium Üzərində Sirkonium Karbidin Gözlənilməz Reaktivliyi CO2/H2O-nun Metana Ko-elektrolizini Gücləndirir , Materiallar Kimyası ( 2026 ). DOI: 10.1021/acs.chemmater.6c00480

Jurnal məlumatları: Materiallar Kimyası

Vyana Texnologiya Universiteti tərəfindən təmin edilir

Bu hekayənin arxasında kim dayanır?
Lisa Lock
İncəsənət tarixi bakalavr, maddi mədəniyyət magistri. Keçmiş muzey redaktoru, paramedik və transplantasiya koordinatoru. 2021-ci ildən Science X üçün redaktorluq edir. Tam profil →

Robert Egan
Riyazi biologiya üzrə bakalavr, yaradıcı yazı üzrə magistr dərəcəsi. Elm və dilə dair unikal perspektivləri olan səyahətlər. Tam profil →