ကာဗွန်ဒိုင်အောက်ဆိုဒ်ကို အရည်လောင်စာအဖြစ် ပြောင်းလဲခြင်းကို နည်းပညာအသစ်က ပိုမိုကောင်းမွန်စေ

အောက်ပါပုံစံကို ဖြည့်စွက်ပြီး “ကာဗွန်ဒိုင်အောက်ဆိုဒ်ကို အရည်လောင်စာအဖြစ် ပြောင်းလဲရန် နည်းပညာအသစ်များ တိုးတက်မှု” ၏ PDF ဗားရှင်းကို သင့်ထံ အီးမေးလ်ပို့ပေးပါမည်။
ကာဗွန်ဒိုင်အောက်ဆိုဒ် (CO2) သည် ရုပ်ကြွင်းလောင်စာများနှင့် အဖြစ်အများဆုံး ဖန်လုံအိမ်ဓာတ်ငွေ့ကို လောင်ကျွမ်းခြင်းမှ ထွက်ပေါ်လာသော ထုတ်ကုန်ဖြစ်ပြီး ရေရှည်တည်တံ့သော နည်းလမ်းဖြင့် အသုံးဝင်သော လောင်စာများအဖြစ် ပြန်လည်ပြောင်းလဲနိုင်သည်။ CO2 ထုတ်လွှတ်မှုများကို လောင်စာကုန်ကြမ်းအဖြစ် ပြောင်းလဲရန် မျှော်လင့်ချက်ကောင်းသော နည်းလမ်းတစ်ခုမှာ လျှပ်စစ်ဓာတုဗေဒ လျှော့ချခြင်းဟုခေါ်သော လုပ်ငန်းစဉ်တစ်ခုဖြစ်သည်။ သို့သော် စီးပွားဖြစ် ရှင်သန်နိုင်ရန်အတွက် ပိုမိုလိုချင်သော ကာဗွန်ကြွယ်ဝသော ထုတ်ကုန်များကို ရွေးချယ်ရန် သို့မဟုတ် ထုတ်လုပ်ရန် လုပ်ငန်းစဉ်ကို တိုးတက်ကောင်းမွန်အောင် လုပ်ဆောင်ရန် လိုအပ်သည်။ ယခုအခါ Nature Energy ဂျာနယ်တွင် ဖော်ပြထားသည့်အတိုင်း Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) သည် အရန်ဓာတ်ပြုမှုအတွက် အသုံးပြုသော ကြေးနီဓာတ်ကူပစ္စည်း၏ မျက်နှာပြင်ကို တိုးတက်ကောင်းမွန်စေရန် နည်းလမ်းအသစ်တစ်ခုကို တီထွင်ခဲ့ပြီး လုပ်ငန်းစဉ်၏ ရွေးချယ်နိုင်စွမ်းကို မြှင့်တင်ပေးခဲ့သည်။
“ကြေးနီဟာ ဒီဓာတ်ပြုမှုအတွက် အကောင်းဆုံး ဓာတ်ကူပစ္စည်းဖြစ်တယ်ဆိုတာ ကျွန်တော်တို့သိပေမယ့် လိုချင်တဲ့ ထုတ်ကုန်အတွက် မြင့်မားတဲ့ ရွေးချယ်မှု မပေးပါဘူး” လို့ ဘာကလေ ဓာတ်ခွဲခန်းက ဓာတုဗေဒသိပ္ပံဌာနက အကြီးတန်းသိပ္ပံပညာရှင်နဲ့ ဘာကလေ၊ ကယ်လီဖိုးနီးယားတက္ကသိုလ်က ဓာတုအင်ဂျင်နီယာပါမောက္ခ Alexis က ပြောပါတယ်။ Spell က “ကျွန်တော်တို့အဖွဲ့က ဓာတ်ကူပစ္စည်းရဲ့ ဒေသတွင်းပတ်ဝန်းကျင်ကို အသုံးပြုပြီး ဒီလိုရွေးချယ်မှုမျိုးကို ပေးစွမ်းနိုင်ဖို့ လှည့်ကွက်အမျိုးမျိုးကို လုပ်နိုင်တာကို တွေ့ရှိခဲ့ပါတယ်” လို့ ပြောပါတယ်။
ယခင်လေ့လာမှုများတွင် သုတေသီများသည် စီးပွားဖြစ်တန်ဖိုးဖြင့် ကာဗွန်ကြွယ်ဝသော ထုတ်ကုန်များဖန်တီးရန်အတွက် အကောင်းဆုံးလျှပ်စစ်နှင့် ဓာတုဗေဒပတ်ဝန်းကျင်ကို ပံ့ပိုးပေးရန် တိကျသောအခြေအနေများကို ချမှတ်ခဲ့ကြသည်။ သို့သော် ဤအခြေအနေများသည် ရေအခြေခံ လျှပ်ကူးပစ္စည်းများကို အသုံးပြုသည့် ပုံမှန်လောင်စာဆဲလ်များတွင် သဘာဝအတိုင်းဖြစ်ပေါ်သည့် အခြေအနေများနှင့် ဆန့်ကျင်ဘက်ဖြစ်သည်။
စွမ်းအင်ဝန်ကြီးဌာန၏ Liquid Sunshine Alliance ၏ Energy Innovation Center စီမံကိန်း၏ တစ်စိတ်တစ်ပိုင်းအနေဖြင့် လောင်စာဆဲလ်ရေပတ်ဝန်းကျင်တွင် အသုံးပြုနိုင်သည့် ဒီဇိုင်းကို ဆုံးဖြတ်ရန်အတွက် Bell နှင့် ၎င်း၏အဖွဲ့သည် အချို့သော အားသွင်းထားသော မော်လီကျူးများ (အိုင်းယွန်းများ) ဖြတ်သန်းသွားခွင့်ပြုသည့် အိုင်ယွန်နိုမာအလွှာပါးတစ်ခုကို အသုံးပြုခဲ့ကြသည်။ အခြားအိုင်းယွန်းများကို ဖယ်ထုတ်ပါ။ ၎င်းတို့၏ အလွန်ရွေးချယ်နိုင်သော ဓာတုဂုဏ်သတ္တိများကြောင့် အဏုဇီဝပတ်ဝန်းကျင်အပေါ် ပြင်းထန်သောသက်ရောက်မှုရှိစေရန် အထူးသင့်လျော်ပါသည်။
Bell အဖွဲ့မှ postdoctoral သုတေသီတစ်ဦးဖြစ်ပြီး စာတမ်း၏ ပထမဆုံးရေးသားသူ Chanyeon Kim သည် ကြေးနီဓာတ်ကူပစ္စည်းများ၏ မျက်နှာပြင်ကို Nafion နှင့် Sustainion ဟူသော အသုံးများသော ionomer နှစ်ခုဖြင့် ဖုံးအုပ်ရန် အဆိုပြုခဲ့သည်။ ထိုသို့ပြုလုပ်ခြင်းဖြင့် pH နှင့် ရေနှင့် ကာဗွန်ဒိုင်အောက်ဆိုဒ်ပမာဏအပါအဝင် ဓာတ်ကူပစ္စည်းအနီးရှိ ပတ်ဝန်းကျင်ကို တစ်နည်းနည်းဖြင့် ပြောင်းလဲသင့်ပြီး အသုံးဝင်သော ဓာတုပစ္စည်းများအဖြစ် အလွယ်တကူပြောင်းလဲနိုင်သော ကာဗွန်ကြွယ်ဝသော ထုတ်ကုန်များထုတ်လုပ်ရန် ဓာတ်ပြုမှုကို ညွှန်ကြားသင့်သည်ဟု အဖွဲ့မှ ယူဆခဲ့သည်။ ထုတ်ကုန်များနှင့် အရည်လောင်စာများ။
သုတေသီများသည် ပိုလီမာပစ္စည်းဖြင့် ထောက်ပံ့ထားသော ကြေးနီဖလင်တစ်ခုပေါ်တွင် အိုင်အိုနိုမာတစ်ခုစီ၏ အလွှာပါးနှင့် အိုင်အိုနိုမာနှစ်ခု၏ နှစ်ထပ်အလွှာကို ကပ်၍ ဖလင်တစ်ခုဖွဲ့စည်းခဲ့ပြီး လက်ပုံသဏ္ဍာန် လျှပ်စစ်ဓာတုဆဲလ်၏ တစ်ဖက်စွန်းအနီးတွင် ထည့်သွင်းနိုင်ခဲ့သည်။ ဘက်ထရီထဲသို့ ကာဗွန်ဒိုင်အောက်ဆိုဒ်ထိုးသွင်းပြီး ဗို့အားထည့်သွင်းသောအခါ ဘက်ထရီမှတစ်ဆင့် စီးဆင်းသော စုစုပေါင်းလျှပ်စီးကြောင်းကို တိုင်းတာခဲ့သည်။ ထို့နောက် ဓာတ်ပြုမှုအတွင်း ကပ်လျက်ရေလှောင်ကန်တွင် စုဆောင်းရရှိသော ဓာတ်ငွေ့နှင့် အရည်ကို တိုင်းတာခဲ့သည်။ အလွှာနှစ်ထပ်အလွှာအတွက် ကာဗွန်ကြွယ်ဝသော ထုတ်ကုန်များသည် ဓာတ်ပြုမှုကြောင့် သုံးစွဲသော စွမ်းအင်၏ ၈၀% ကို တွေ့ရှိရပြီး အလွှာမအုပ်ထားသော အလွှာတွင် ၆၀% ထက် ပိုများသည်။
“ဒီ sandwich အပေါ်ယံလွှာက အကောင်းဆုံးနှစ်ခုစလုံးကို ပေးစွမ်းပါတယ်- ထုတ်ကုန်ရွေးချယ်မှုမြင့်မားခြင်းနဲ့ လုပ်ဆောင်ချက်မြင့်မားခြင်းပါပဲ” လို့ Bell က ပြောပါတယ်။ နှစ်ထပ်အလွှာမျက်နှာပြင်ဟာ ကာဗွန်ကြွယ်ဝတဲ့ ထုတ်ကုန်တွေအတွက် ကောင်းမွန်ရုံသာမက တစ်ချိန်တည်းမှာပဲ အားကောင်းလာတဲ့ လျှပ်စီးကြောင်းကိုပါ ထုတ်ပေးပြီး လုပ်ဆောင်ချက်တိုးလာတာကို ညွှန်ပြနေပါတယ်။
သုတေသီများက ကြေးနီ၏အပေါ်ယံလွှာတွင် တိုက်ရိုက်စုပုံနေသော CO2 ပါဝင်မှုမြင့်မားခြင်းကြောင့် တုံ့ပြန်မှုတိုးတက်လာခြင်းဖြစ်သည်ဟု ကောက်ချက်ချခဲ့ကြသည်။ ထို့အပြင်၊ အိုင်အိုနိုမာနှစ်ခုကြားတွင် စုပုံနေသော အနုတ်လက္ခဏာဆောင်သော မော်လီကျူးများသည် ဒေသတွင်း အက်ဆစ်ဓာတ်နည်းပါးမှုကို ဖြစ်ပေါ်စေမည်ဖြစ်သည်။ ဤပေါင်းစပ်မှုသည် အိုင်အိုနိုမာဖလင်များမရှိခြင်းတွင် ဖြစ်ပေါ်လေ့ရှိသော ပါဝင်မှုအပေးအယူများကို ချေဖျက်ပေးသည်။
ဓာတ်ပြုမှု၏ ထိရောက်မှုကို ပိုမိုတိုးတက်စေရန်အတွက် သုတေသီများသည် CO2 နှင့် pH တိုးမြှင့်ရန် အခြားနည်းလမ်းတစ်ခုအဖြစ် ionomer ဖလင်မလိုအပ်သော ယခင်က သက်သေပြထားသော နည်းပညာတစ်ခုဖြစ်သည့် pulsed voltage ကို အသုံးပြုခဲ့ကြသည်။ double-layer ionomer coating တွင် pulsed voltage ကို အသုံးပြုခြင်းဖြင့် သုတေသီများသည် uncoated copper နှင့် static voltage ထက် carbon ကြွယ်ဝသော ထုတ်ကုန်များတွင် 250% တိုးလာခဲ့သည်။
သုတေသီအချို့သည် ဓာတ်ကူပစ္စည်းအသစ်များ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်ရေးတွင် ၎င်းတို့၏လုပ်ငန်းကို အာရုံစိုက်ကြသော်လည်း၊ ဓာတ်ကူပစ္စည်းရှာဖွေတွေ့ရှိမှုသည် လည်ပတ်မှုအခြေအနေများကို ထည့်သွင်းစဉ်းစားခြင်းမရှိပေ။ ဓာတ်ကူပစ္စည်းမျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ ပတ်ဝန်းကျင်ကို ထိန်းချုပ်ခြင်းသည် အသစ်နှင့် ကွဲပြားသော နည်းလမ်းတစ်ခုဖြစ်သည်။
“ကျွန်ုပ်တို့သည် လုံးဝအသစ်သော ဓာတ်ကူပစ္စည်းတစ်ခုကို မတီထွင်ခဲ့သော်လည်း ဓာတ်ပြုမှု kinetics အကြောင်း ကျွန်ုပ်တို့၏ နားလည်မှုကို အသုံးပြုခဲ့ပြီး ဤအသိပညာကို ဓာတ်ကူပစ္စည်းနေရာ၏ ပတ်ဝန်းကျင်ကို မည်သို့ပြောင်းလဲရမည်ကို စဉ်းစားရာတွင် လမ်းညွှန်ရန် အသုံးပြုခဲ့သည်” ဟု ဘာကလေ ဓာတ်ခွဲခန်းများတွင် စွမ်းအင်နည်းပညာနယ်ပယ်မှ သိပ္ပံပညာရှင်များနှင့် စာတမ်းများ၏ ပူးတွဲရေးသားသူ အကြီးတန်းအင်ဂျင်နီယာ Adam Weber က ပြောကြားခဲ့သည်။
နောက်တစ်ဆင့်ကတော့ အုပ်ထားတဲ့ ဓာတ်ကူပစ္စည်းတွေ ထုတ်လုပ်မှုကို တိုးချဲ့ဖို့ပါ။ Berkeley Lab အဖွဲ့ရဲ့ ကနဦး စမ်းသပ်ချက်တွေမှာ စီးပွားဖြစ် အသုံးချမှုတွေအတွက် လိုအပ်တဲ့ ဧရိယာကျယ်တဲ့ အပေါက်ငယ်လေးတွေရှိတဲ့ ဖွဲ့စည်းပုံတွေထက် အများကြီး ပိုရိုးရှင်းတဲ့ ပြားချပ်ချပ် မော်ဒယ်စနစ်ငယ်လေးတွေ ပါဝင်ပါတယ်။ “ပြားချပ်ချပ် မျက်နှာပြင်ပေါ်မှာ အုပ်ထားတဲ့ အရာတစ်ခု လိမ်းဖို့ မခက်ခဲပါဘူး။ ဒါပေမယ့် စီးပွားဖြစ် နည်းလမ်းတွေမှာ ကြေးနီဘောလုံးလေးတွေကို အုပ်ထားတဲ့ အရာ ပါဝင်နိုင်ပါတယ်” လို့ Bell က ပြောပါတယ်။ ဒုတိယ အုပ်ထားတဲ့ အရာတစ်ခု ထည့်တာက စိန်ခေါ်မှုတစ်ခု ဖြစ်လာပါတယ်။ ဖြစ်နိုင်ချေ တစ်ခုကတော့ အုပ်ထားတဲ့ အရာနှစ်ခုကို ပျော်ရည်ထဲမှာ ရောနှောပြီး သိမ်းဆည်းပြီး ပျော်ရည် အငွေ့ပျံသွားတဲ့အခါ ခွဲထွက်သွားမယ်လို့ မျှော်လင့်ဖို့ပါပဲ။ မခွဲထွက်သွားရင်ကော။ Bell က နိဂုံးချုပ်လိုက်ပါတယ်- “ကျွန်တော်တို့ ပိုထက်မြက်ဖို့ပဲ လိုပါတယ်။” Kim C, Bui JC, Luo X and others ကို ရည်ညွှန်းပါတယ်။ ကြေးနီပေါ်မှာ double-layer ionomer coating ကို အသုံးပြုပြီး CO2 ကို electro-reduction လုပ်တဲ့ multi-carbon products တွေအတွက် စိတ်ကြိုက် ဓာတ်ကူပစ္စည်း microenvironment။ Nat Energy. 2021;6(11):1026-1034. doi:10.1038/s41560-021-00920-8
ဤဆောင်းပါးကို အောက်ပါအကြောင်းအရာမှ ပြန်လည်ကူးယူဖော်ပြထားပါသည်။ မှတ်ချက်- အကြောင်းအရာ၏ အရှည်နှင့် အကြောင်းအရာအတွက် တည်းဖြတ်ထားနိုင်ပါသည်။ အချက်အလက်များအတွက် ကိုးကားထားသော အရင်းအမြစ်ကို ဆက်သွယ်ပါ။