Kataloniya Kimya Tədqiqatları İnstitutu tərəfindən

Lisa Lock tərəfindən redaktə edilmişdir , Andrew Zinin tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriBu işdə istifadə olunan strategiyaların sxematik təsviri. Kredit: Təbiət Katalizi (2025). DOI: 10.1038/s41929-025-01370-1. https://www.nature.com/articles/s41929-025-01370-1

Sinqapur Milli Universitetinin (NUS) Kimya Departamentindən dosent Boon Siang Yeo-nun rəhbərlik etdiyi tədqiqat qrupu karbon qazını, istixana qazını benzin və reaktiv yanacaq kimi yanacaqların əsas komponentləri olan qiymətli maye karbohidrogenlərə çevirmək üçün yeni üsul hazırlayıb.

Tədqiqat İspaniyanın Kataloniya Kimya Tədqiqatları İnstitutunun hesablama simulyasiyası üzrə mütəxəssisi professor Nuria López və elektro- və termokatalitika sahəsində geniş təcrübəyə malik İsveçrənin ETH Sürix şirkətindən professor Xavyer Peres-Ramírez ilə birgə aparılıb . Tədqiqat Nature Catalysis jurnalında dərc olunub .

İllərdir elm adamları zərərli emissiyaları azaltmaq və davamlı yanacaq yaratmaq kimi iki məqsədlə karbon qazını enerji ilə zəngin molekullara çevirməyin səmərəli yollarını axtarırlar. Çox səylər misdən katalitik material kimi istifadəyə yönəldilib, çünki karbon dioksidi etilen və ya etanol kimi daha sadə məhsullara çevirdiyi göstərilmişdir. Bununla belə, mis yüksək keyfiyyətli yanacağın əsas komponentləri olan daha uzun, budaqlanmış karbohidrogen zəncirlərinin istehsalında davamlı olaraq zəifləmişdir.

Komanda karbon qazının elektrokimyəvi reduksiyasını kataliz etmək üçün nikel əsaslı materialdan istifadə edərək yaşıl yanacaq istehsalında fərqli bir yol araşdırdı. Nikel strukturuna az miqdarda flüorid ionları daxil etməklə, eləcə də impulslu potensial elektroliz tətbiq etməklə, onlar katalitik prosesi dəqiq tənzimləyə bildiklərini aşkar etdilər.

Bu strategiyalar onlara hasil edilən karbohidrogen növlərinə, xüsusən də molekulların düz zəncirli və ya budaqlı olub-olmadığını müəyyən etməkdə misli görünməmiş nəzarətə sahib olmağa imkan verdi. Budaqlanmış karbohidrogenlər xüsusilə qiymətlidir, çünki onlar yanacağın daha səmərəli və daha yüksək performansla yanmasına imkan verir, bu da onları nəqliyyat vasitələrində və təyyarələrdə istifadə üçün ideal edir.

Tədqiqat şaxələnmiş karbohidrogenlərin istehsalını seçmə şəkildə təşviq etmək üçün yeni strategiyaları nümayiş etdirir. Elektrik meylinin dövri dövrlərdə dəyişdiyi impuls potensial elektroliz adlı texnikanı tətbiq etməklə, komanda beş və ya daha çox karbon atomu olan karbohidrogenlərin budaq-xətti nisbətini nəzərəçarpacaq dərəcədə artıra bildi və standart üsullarla müqayisədə 400%-dən çox təkmilləşdirməyə nail oldu. Bundan əlavə, nikel katalizatorunda flüorun dopinqi azaldıcı şəraitdə onun oksidləşmə vəziyyətini saxlamağa kömək etdi, bu daha uzun karbohidrogen zəncirlərinin əmələ gəlməsini təşviq edən əsas amildir.

Son onillikdə geniş şəkildə öyrənilməsinə və dəyişdirilməsinə baxmayaraq, mis əsaslı katalizatorların məlum məhdudiyyəti karbon dioksidi nəzərəçarpacaq miqdarda uzun zəncirli karbohidrogenlərə qədər azalda bilməməsidir. Bu araşdırmanın əsas anlayışı nikel və mis katalizatorlarının molekulyar səviyyədə necə fərqli davrandığını anlamaq idi.

Komanda göstərdi ki, nikel əsaslı katalizatorlar reaksiya aralıqlarından oksigenin çıxarılmasını təşviq edir və adsorbsiya edilmiş karbon monoksit (*CO) ara məhsulları ilə doymamış karbohidrogen növləri arasında asimmetrik birləşməyə üstünlük verir. Bu, daha uzun karbohidrogen zəncirlərinin böyüməsini dayandıran oksigen tərkibli ara məhsulları spirtlərə çevirməyə meylli olan mis əsaslı katalizatorlarla ziddiyyət təşkil edir .

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .

Bu fərqli xüsusiyyətlər o deməkdir ki, nikel katalizatorlarında daha uzun və daha mürəkkəb karbohidrogenlər üçün lazım olan tikinti blokları daha çox əmələ gəlir və bir-birinə bağlanır, nəticədə Fişer-Tropş sintezi kimi ənənəvi, yüksək temperaturlu sənaye prosesləri vasitəsilə hazırlanan məhsullara daha çox bənzəyir.

Professor Yeo dedi ki, “Bu iş katalizator sintezi, mexaniki araşdırma və hesablama modelləşdirmə sahəsində tamamlayıcı təcrübəni bir araya gətirir ki, bu da bizə karbon dioksidin uzun zəncirli karbohidrogenlərə azaldılması üçün yeni mexanizmlər və dizayn strategiyalarını aşkar etməyə imkan verir. Bu iş, təcrübəçilər və eksperimentalistlər arasında sıx əməkdaşlıq olmasaydı, mümkün olmazdı.”

Professor Lopez qeyd etdi ki, “Bizim texnikalarımızın heç biri fərdi olaraq əsas mexaniki addımları birmənalı şəkildə müəyyən edə bilmir – bu, yalnız eksperimental və hesablama nəticələrinin birləşməsindən ibarətdir”.

Bu tədqiqatın təsiri karbon qazının elektroreduksiya mexanizmlərinin əsas anlayışını inkişaf etdirməkdən kənara çıxır. Elektrik enerjisindən istifadə edərək karbon dioksiddən hasil edilən karbohidrogenlərin strukturuna dəqiq nəzarət etmək yollarını inkişaf etdirərək , bu tədqiqat tələb olunan, dayanıqlı aviasiya yanacaqlarının və kimyəvi prekursorların inkişafı üçün yeni yollar açır. Bu cür irəliləyişlər daha təmiz texnologiyalara doğru qlobal keçidi dəstəkləmək üçün çox vacibdir.

Daha çox məlumat: Yingqing Ou et al, Flüor qatqılı nikel katalizatorlarında CO ₂ elektroreduksiyasında karbohidrogen zəncirinin böyüməsinə və budaqlanma dərəcəsinə nəzarət , Təbiət Katalizi (2025). DOI: 10.1038/s41929-025-01370-1 . www.nature.com/articles/s41929-025-01370-1

Jurnal məlumatı: Nature Catalysis 

Kataloniya Kimya Tədqiqatları İnstitutu tərəfindən təmin edilmişdir