पहली बार, मिनेसोटा विश्वविद्यालय के ट्विन शहरों के शोधकर्ताओं ने एक नई विधि की खोज की, जिसके द्वारा एक उत्प्रेरक का उपयोग हाइड्रोकार्बन के मिश्रण में एक अणु को चुनिंदा रूप से जलाने के लिए किया जा सकता है, जो हाइड्रोजन और कार्बन परमाणुओं से बने यौगिक हैं।
यह नई विधि प्रदूषकों को हटाने और ईंधन और दवाओं के उत्पादन से लेकर उर्वरकों और प्लास्टिक तक की औद्योगिक प्रक्रियाओं के लिए दक्षता में सुधार करने में मदद कर सकती है
अनुसंधान में प्रकाशित है विज्ञान।
एक बिस्मथ ऑक्साइड उत्प्रेरक का उपयोग करके – एक पदार्थ जो एक रासायनिक प्रतिक्रिया को गति देता है – शोधकर्ता चुनिंदा रूप से एक अणु को दहनि के मिश्रण में जला सकते हैं। शोधकर्ताओं ने दिखाया कि आप एथिलीन के साथ मिश्रण में एसिटिलीन की छोटी मात्रा में भी प्रभावी रूप से दहन कर सकते हैं। पॉलीमराइजेशन उत्प्रेरक के जहर को रोकने के लिए एसिटिलीन को हटाना एक महत्वपूर्ण प्रक्रिया है, जो पॉलीइथाइलीन प्लास्टिक के उत्पादन के लिए महत्वपूर्ण है, एक ऐसा बाजार जो सालाना 120 मिलियन मीट्रिक टन से अधिक है।
“किसी और ने यह नहीं दिखाया कि आप कम सांद्रता में मौजूद एक हाइड्रोकार्बन का दहन कर सकते हैं, दूसरों के साथ मिश्रण में,” केमिकल इंजीनियरिंग और सामग्री विज्ञान विभाग में एक प्रतिष्ठित मैकेनाइट विश्वविद्यालय के प्रोफेसर आदित्य भान ने कहा।
परंपरागत रूप से, दहन प्रक्रियाओं का उपयोग गर्मी का उत्पादन करने के लिए उच्च तापमान पर सभी हाइड्रोकार्बन ईंधन मिश्रणों को जलाने के लिए किया जाता है। एक उत्प्रेरक के उपयोग ने शोधकर्ताओं को एक अणु को जलाने की चुनौती से निपटने की अनुमति दी, लेकिन दूसरों को नहीं। बिस्मथ ऑक्साइड उत्प्रेरक अद्वितीय है क्योंकि यह रासायनिक लूपिंग नामक एक प्रक्रिया में एक बाहरी स्रोत से ऑक्सीजन का उपयोग करने के बजाय दहन के दौरान अपनी ऑक्सीजन प्रदान करता है।
मैथ्यू जैकब ने कहा, “हम ऑक्सीजन को उत्प्रेरक से बाहर निकालने में सक्षम थे और इसे कई बार वापस डाल दिया, जहां उत्प्रेरक थोड़ा बदलता है, लेकिन इसकी प्रतिक्रियाशीलता प्रभावित नहीं होती है। इस रासायनिक लूपिंग मोड में संचालन ज्वलनशीलता की चिंताओं से बचता है,” मैथ्यू जैकब ने कहा, एक विश्वविद्यालय, एक विश्वविद्यालय, एक विश्वविद्यालय, एक विश्वविद्यालय, मिनेसोटा केमिकल इंजीनियरिंग पीएच.डी. कागज पर उम्मीदवार और पहले लेखक।
परंपरागत रूप से, दूषित पदार्थों की छोटी सांद्रता को समाप्त करना बहुत चुनौतीपूर्ण और ऊर्जा-गहन है, लेकिन यह नई विधि अधिक ऊर्जा-कुशल विकल्प प्रदान कर सकती है।
केमिकल इंजीनियरिंग एंड मैटेरियल्स साइंस और सीनियर सह-लेखक मैथ्यू न्यूरोक ने कहा, “आप इस प्रक्रिया को चुनिंदा रूप से करना चाहते हैं। इस तरह से एसिटिलीन और अन्य ट्रेस हाइड्रोकार्बन संदूषकों को हटाना अधिक ऊर्जा कुशल हो सकता है।” “आप बस कुछ अणुओं को छूने के बिना कुछ अणुओं को हटाने के लिए गैस मिश्रण में जाने में सक्षम होना चाहते हैं।”
शोधकर्ताओं ने कहा कि दीर्घकालिक प्रभाव अधिक हो सकता है क्योंकि उत्प्रेरक का उपयोग आधुनिक समाज में हम कुछ भी छूते हैं-ईंधन और दवाओं के उत्पादन से लेकर उर्वरक और प्लास्टिक तक। यह समझना कि अणु कैसे दहन करते हैं – और दहन नहीं करते – उत्प्रेरक सतहों पर ईंधन और प्लास्टिक उत्पादन को अधिक कुशल बनाने के लिए मूल्यवान है।
“अगर हम समझ सकते हैं कि एक उत्प्रेरक कैसे काम करता है, एक आणविक परमाणु स्तर पर, हम इसे किसी विशेष प्रतिक्रिया के लिए अनुकूलित कर सकते हैं,” स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय में स्लैक नेशनल एक्सेलेरेटर प्रयोगशाला के एक प्रतिष्ठित वैज्ञानिक साइमन नंगे ने कहा, और अध्ययन के सह-लेखक। । “यह हमें यह समझने में मदद कर सकता है कि कैसे उत्प्रेरक, जो आधुनिक जीवन में आवश्यक ईंधन और रसायनों का उत्पादन करते हैं, उनके पर्यावरण पर प्रतिक्रिया करते हैं।”
भान, जैकब, न्यूरोक और नंगे के अलावा, मिनेसोटा विश्वविद्यालय के केमिकल इंजीनियरिंग और सामग्री विज्ञान टीम के विश्वविद्यालय में स्नातक छात्र ऋषि राज और हुई गुयेन और प्रोफेसर आंद्रे मखोयान, साथ ही मिनेसोटा के बारे में जेवियर गार्सिया-बैरियोकैनाल के साथ मिनेसोटा कैरेक्टराइजेशन सुविधा । अतिरिक्त टीम के सदस्यों में स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय में स्लैक नेशनल एक्सेलेरेटर प्रयोगशाला के जियुन होंग, जॉर्ज ई। पेरेज़-एगुइलर और एडम एस। हॉफमैन शामिल थे।
यह काम अमेरिकी ऊर्जा विभाग, बुनियादी ऊर्जा विज्ञान कार्यालय द्वारा वित्त पोषित किया गया था। यह काम मिनेसोटा विश्वविद्यालय के लक्षण वर्णन सुविधा और मिनेसोटा सुपरकंप्यूटिंग संस्थान के सहयोग से पूरा हुआ।
पूरे शोध पत्र को पढ़ें, जिसका शीर्षक है, “एथिलीन-समृद्ध धाराओं में एसिटिलीन के चयनात्मक रासायनिक लूपिंग दहन,” पर जाएँविज्ञान वेबसाइट।
