المجلة العلمية اهرام مجلة مستقلة تحت إشراف هاني سلام
وفقآ لمختبر أميس الوطني وجامعة ولاية أيوا وجامعة فيرجينيا وجامعة كولومبيا ، تم تطويرمحفز هجين جديد يحول ثاني أكسيد الكربون إلى إيثيلين أكثر استدامة في وعاء واحد.
يدعم هذا المحفز مبادرة صافي الكربون العالمية باستخدام (CO2) كمادة وسيطة لإنتاج الإيثيلين الفعال المدعوم بالكهرباء.
الإيثيلين مادة كيميائية تستخدم في تصنيع مجموعة واسعة من المنتجات من البلاستيك إلى مانع التجمد.
إن إنتاج الإيثيلين على نطاق واسع كثيف للطاقة ويعتمد بشكل كبير على الموارد الأحفورية.
” يظهر إنتاج التحفيز الكهربائي للإيثيلين من ثاني أكسيد الكربون كطريقة واعدة”
- المحفز الجديد ( NAC ) :
يتكون هذا المحفز الجديد من مواد وفيرة في الأرض فقط ، مثل النيكل والنحاس ، ويتطلب طاقة أقل للتفاعل الكيميائي .
- كيف يعمل المحفز ( NAC ) :
- أوضح العالِم ” لونج كي” في مختبر أميس : ان النيكل المشتت ذرياً والمثبت على كربون تجميع النيتروجين) NAC ( يعمل كمحفز أولي على تحفيز ثاني أكسيد الكربون إلى ) CO2 ( عند الجهد المنخفض والتيار العالي.
- وجد ان المحفز فعالاً على نطاق واسع من فرق الجهد الكهربي وفعاليته في التيارات العالية تعني ارتفاع معدل إنتاج ثاني أكسيد الكربون .
- قال لونج كي ” Qi “
” نظرًا لأن هذا المحفز يظل نشطًا على نطاق واسع جداً من الجهد ، فإن ذلك يتيح سهولة الاقتران مع محفز ثانٍ”.
“لذلك نستخدم المحفز الثاني ، وهو أسلاك نحاسية متناهية الصغر ، ومن خلال الجمع بين هذين الاثنين ، لدينا عملية انتقائية للغاية تتميز بكفاءة تصل إلى 60٪ من ثاني أكسيد الكربون إلى الإيثيلين في وعاء واحد”.
كما موضح بالصورة: الهيكل الخاص بالمحفزلإنتاج الإيثيلين :
- على اليسار: صورة للمحفز المركب.
- أعلى الوسط: تظُهر هذه الصورة البنية المسامية لجانب Ni-NAC للمحفز المركب. يمثل اللون الأزرق الفاتح النيكل المشتت ذرياً ، ويمثل اللون الأزرق النيتروجين ، ويظهر اللون الأحمر الكربون في الهيكل.
- الوسط السفلي: هذا تصور لأسلاك النحاس النانوية.
- إلى اليمين: يوضح هذا الاختزال المحفز لـ Ni-NAC في ذرات ثاني أكسيد الكربون عن طريق تطبيق شحنة كهربائية ، ثم تؤدي الإضافة الكهربائية الإضافية إلى تفاعل ثاني أكسيد الكربون لإنتاج الإيثيلين.
لاحظ Wenyu Huang ، عالم Ames Lab بمختبر أميس وأستاذ بجامعة ولاية أيوا:
- أن الهيكل المسامي للمحفز يعزز فعاليته.
- قائلآ “محفزنا لديه هيكل مسامي منظم يستفيد من النقل الجماعي”. “نظرًا لأنها شديدة المسامية ، لديك مساحة سطح عالية جداً لكشف الكثير من مواقع النيكل النشطة ، مما يجعل محفزنا فعالًً للغاية في تقليل ثاني أكسيد الكربون إلى ثاني أكسيد الكربون”.
” كان الجانب الأكثر إثارة في هذا البحث هو كيفية قيام الفريق بدمج المحفزين لتبسيط العملية. قال: “نحن نجمع بشكل أساسي أفضل اثنين من المحفزات بمفردهما ، ويعملان معاً حتى نتمكن من توصيل ثاني أكسيد الكربون بتفاعلات الإيثيلين في نظام واحد.”
أكد العالم “Qi“ : على أهمية استخدام ثاني أكسيد الكربون كمادة وسيطة لهذا التفاعل ، لأنه يعالج الحاجة العالمية لتقليل كمية ثاني أكسيد الكربون المنبعثة في الغلاف الجوي. وأوضح أن هذه العملية يمكن أن تستخدم ثاني أكسيد الكربون المستعاد من العمليات الكيميائية أو الصناعية ، أو من التقاط الهواء.
قال ” تشي” عالم ضمن فريق المختبر: ” يمكننا القيام بذلك بدون أي معدن ثمين ، ببساطة مثل” النيكل والنحاس والكربون والنيتروجين” ، للسماح بالتطبيقات الصناعية على نطاق واسع”. “أيضًا ، من المحتمل مستقبليآ أن نلغي استخدام الموارد الأحفورية لصنع الإيثيلين”.
المراجع:
- https://energy.gov/science
- https://www.sciencedaily.com/releases/2023/01/2301271
- Journal of the American Chemical Society, 2022; 144 (45):
20931DOI: 10.1021/jacs.2c09773
- https://www.ameslab.gov
مقال ممتاز بارك الله لكم