علوم القطيف مقالات علمية في شتى المجالات العلمية
Catalysts found to convert carbon dioxide to fuel
(Queensland University of Technology – مقدمة من جامعة كوينزلاند للتقنية الاسترالية)
ملخص المقالة:
أصبح تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى وقود ممكنًا، حيث استخدم باحثو جامعة كوينزلاند للتقنية الاسترالية النمذجة النظرية لتحديد ستة معادن (النيكل والنيوبيوم والبلاديوم والرينيوم والروديوم والزركونيوم) التي تبين أنها فعالة في تفاعل يمكن أن يحول ثاني أكسيد الكربون إلى مصادر طاقة مستدامة ونظيفة. وأجري البحث بالنظر في كيفية تفاعل الذرات المفردة للمعادن مع القطع ثنائية الأبعاد من المواد “الكهروحديدية” ذات الشحنة الموجبة على وجه واحد، والشحنة السالبة على وجه آخر، ويمكن عكس هذا الاستقطاب عند تطبيق الجهد الكهربائي.
( المقالة )
يمكن أن يكون هدف معالجة الاحترار العالمي عن طريق تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى وقود خطوة أقرب، مع الباحثين الذين يستخدمون حاسوبا عملاقا لتحديد مجموعة من محفزات “الذرة الواحدة” التي يمكن أن تلعب دورا رئيسيا.
وكان باحثون من مركز علوم المواد التابع لجامعة كوينزلاند للتقنية، بقيادة الأستاذ المشارك ليانغزي كو، جزءًا من دراسة دولية استخدمت النمذجة النظرية لتحديد ستة معادن (النيكل والنيوبيوم والبلاديوم والرينيوم والروديوم والزركونيوم) التي تبين أنها فعالة في تفاعل يمكن أن يحول ثاني أكسيد الكربون إلى مصادر طاقة مستدامة ونظيفة.
وشارك في الدراسة، التي نشرت في مجلة “اتصالات الطبيعة” (Nature Communications)، باحثو جامعة كوينزلاند للتقنية البروفيسور أيجون دو، والبروفيسور يوانتونغ غو، والدكتور لين جو.
وقال البروفيسور كو إن البحث أجري من خلال نمذجة التجارب باستخدام البنية التحتية الحاسوبية الوطنية في الجامعة الوطنية الأسترالية، بالنظر في كيفية تفاعل الذرات المفردة للمعادن مع القطع ثنائية الأبعاد من المواد “الكهروحديدية” [١]. وللمواد الكهروحديدية شحنة موجبة على وجه واحد، وشحنة سالبة على وجه آخر، ويمكن عكس هذا الاستقطاب عند تطبيق الجهد الكهربائي.
وفي النمذجة النظرية، وجد الباحثون أن إضافة ذرة المعدن المحفز إلى المادة الكهروحديدية أدى إلى تحويل غاز الدفيئة إلى وقود كيميائي مرغوب فيه. وبمجرد عكس القطبية، سيتم الحفاظ على الحالة لتكون بمثابة حافز في تحويل ثاني أكسيد الكربون.
وقال البروفيسور كو إنه في حين تم اقتراح محفزات ذرة واحدة لاستخدامها في الحد من ثاني أكسيد الكربون قبل عقد من الزمان، فإن هذا البحث يدفع المجال إلى الأمام بشكل كبير. وأضاف: “لقد صممنا محفزا كيميائيا خاصا، يمكنه تحويل ثاني أكسيد الكربون في غازات الدفيئة إلى الوقود الكيميائي المطلوب. يمكن التحكم في كفاءة التحويل باستخدام نهج عملي. هذا يعني أننا طورنا لأول مرة القدرات على تسريع أو إبطاء، وحتى تبديل التفاعل الكيميائي”.
وتابع: “ثاني أكسيد الكربون هو السبب الرئيسي للاحترار العالمي بسبب ظاهرة الاحتباس الحراري، وتحويله إلى وقود كيميائي ليس مهما لبيئاتنا فحسب، بل إنه مفيد أيضا لحل أزمة الطاقة”.
وقال الدكتور جو، المؤلف الأول للدراسة، إن العمل البحثي يوفر إرشادات لتصميم محفزات جديدة يمكن أن تحدث آثارا كبيرة على الصناعة الكيميائية.
وأشار البروفيسور كو الى أن الهدف الطويل الأجل في مجال البحث هذا هو إيجاد سبل لتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى مصادر للطاقة النظيفة. وقال إن نتائج هذه الدراسة يمكن أن تؤدي في نهاية المطاف إلى طريقة لإضافة طلاء إلى المحركات أو النظم الصناعية التي من شأنها تحويل ثاني أكسيد الكربون بدلا من إطلاق المزيد من الغاز في الغلاف الجوي.
وقد شارك في هذا البحث باحثو جامعة كوينزلاند للتقنية من كلية الهندسة الميكانيكية والهندسة الطبية والعمليات، وكلية الكيمياء والفيزياء.
*تمت الترجمة بتصرف
المصدر:
https://phys.org/news/2021-10-catalysts-carbon-dioxide-fuel.html
لمزيد من المعلومات: لين جو وآخرون، Controllable CO2 electrocatalytic reduction via ferroelectric switching on single atom anchored In2Se3 monolayer, Nature Communications (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-25426-5
الهوامش:
[١] مادة كهروحديدية (ferroelectric material) هي مادة تظهر استقطابا كهربائيا دائما يختلف في قوته مع المجال الكهربائي المطبق.