এই নিবন্ধটি সায়েন্স এক্স-এর সম্পাদকীয় কার্যপ্রণালী ও নীতিমালা অনুসারে পর্যালোচনা করা হয়েছে। বিষয়বস্তুর অখণ্ডতা নিশ্চিত করার পাশাপাশি সম্পাদকগণ নিম্নলিখিত গুণাবলীর উপর জোর দিয়েছেন:
কার্বন ডাইঅক্সাইড (CO2) পৃথিবীতে প্রাণের জন্য একটি অপরিহার্য সম্পদ এবং একই সাথে একটি গ্রিনহাউস গ্যাস যা বৈশ্বিক উষ্ণায়নে ভূমিকা রাখে। বর্তমানে, বিজ্ঞানীরা নবায়নযোগ্য, স্বল্প-কার্বন জ্বালানি এবং উচ্চ-মূল্যের রাসায়নিক পণ্য উৎপাদনের জন্য একটি সম্ভাবনাময় সম্পদ হিসেবে কার্বন ডাইঅক্সাইড নিয়ে গবেষণা করছেন।
গবেষকদের জন্য চ্যালেঞ্জ হলো কার্বন ডাই অক্সাইডকে কার্বন মনোক্সাইড, মিথানল বা ফরমিক অ্যাসিডের মতো উচ্চ-মানের কার্বন মধ্যবর্তী পদার্থে রূপান্তর করার কার্যকর এবং সাশ্রয়ী উপায় শনাক্ত করা।
ন্যাশনাল রিনিউয়েবল এনার্জি ল্যাবরেটরি (NREL)-এর কে কে নিউয়ারলিনের নেতৃত্বে একটি গবেষক দল এবং আর্গন ন্যাশনাল ল্যাবরেটরি ও ওক রিজ ন্যাশনাল ল্যাবরেটরির সহযোগীরা এই সমস্যার একটি আশাব্যঞ্জক সমাধান খুঁজে পেয়েছেন। দলটি নবায়নযোগ্য বিদ্যুৎ ব্যবহার করে উচ্চ শক্তি দক্ষতা ও স্থায়িত্বসহ কার্বন ডাইঅক্সাইড থেকে ফর্মিক অ্যাসিড উৎপাদনের একটি রূপান্তর পদ্ধতি তৈরি করেছে।
“কার্বন ডাই অক্সাইডকে ফরমিক অ্যাসিডে দক্ষতার সাথে তড়িৎ-রাসায়নিকভাবে রূপান্তরের জন্য পরিমাপযোগ্য ঝিল্লি ইলেকট্রোড সমাবেশ স্থাপত্য” শীর্ষক গবেষণাটি নেচার কমিউনিকেশনস জার্নালে প্রকাশিত হয়েছে।
ফর্মিক অ্যাসিড একটি সম্ভাব্য রাসায়নিক মধ্যবর্তী পদার্থ, যার ব্যাপক প্রয়োগ রয়েছে, বিশেষত রাসায়নিক বা জৈবিক শিল্পে কাঁচামাল হিসেবে। ফর্মিক অ্যাসিডকে জৈব পরিশোধনের মাধ্যমে পরিবেশবান্ধব বিমান জ্বালানি তৈরির একটি কাঁচামাল হিসেবেও চিহ্নিত করা হয়েছে।
ইলেকট্রোলাইটিক কোষে বৈদ্যুতিক বিভব প্রয়োগ করা হলে CO2-এর তড়িৎ বিশ্লেষণের ফলে CO2 বিজারিত হয়ে ফরমিক অ্যাসিডের মতো রাসায়নিক মধ্যবর্তী পদার্থ বা ইথিলিনের মতো অণুতে পরিণত হয়।
একটি ইলেক্ট্রোলাইজারের মেমব্রেন-ইলেকট্রোড অ্যাসেম্বলি (MEA) সাধারণত একটি আয়ন-পরিবাহী মেমব্রেন (ক্যাটায়ন বা অ্যানায়ন এক্সচেঞ্জ মেমব্রেন) নিয়ে গঠিত, যা একটি ইলেক্ট্রোক্যাটালিস্ট এবং একটি আয়ন-পরিবাহী পলিমার দ্বারা গঠিত দুটি ইলেকট্রোডের মাঝে স্যান্ডউইচ করা থাকে।
ফুয়েল সেল প্রযুক্তি এবং হাইড্রোজেন তড়িৎবিশ্লেষণে দলের দক্ষতা ব্যবহার করে, তারা CO2-কে ফরমিক অ্যাসিডে তড়িৎরাসায়নিকভাবে বিজারিত করার প্রক্রিয়া তুলনা করার জন্য তড়িৎবিশ্লেষ্য কোষে বিভিন্ন MEA বিন্যাস নিয়ে গবেষণা করেছেন।
বিভিন্ন নকশার ব্যর্থতা বিশ্লেষণের উপর ভিত্তি করে, দলটি বিদ্যমান উপাদান সেটের সীমাবদ্ধতা, বিশেষ করে বর্তমান অ্যানায়ন এক্সচেঞ্জ মেমব্রেনগুলিতে আয়ন বর্জনের অভাবকে কাজে লাগিয়ে সামগ্রিক সিস্টেম ডিজাইনকে সরল করার চেষ্টা করেছে।
NREL-এর কে এস নেইয়ারলিন এবং লাইমিং হু-এর উদ্ভাবনটি ছিল একটি নতুন ছিদ্রযুক্ত ক্যাটায়ন বিনিময় ঝিল্লি ব্যবহার করে তৈরি একটি উন্নত MEA ইলেক্ট্রোলাইজার। এই ছিদ্রযুক্ত ঝিল্লিটি ধারাবাহিক ও অত্যন্ত সুনির্দিষ্টভাবে ফর্মিক অ্যাসিড উৎপাদন করে এবং সহজলভ্য যন্ত্রাংশ ব্যবহারের মাধ্যমে এর নকশাকে সরল করে তোলে।
সহ-লেখক নেইয়ারলিন বলেন, “এই গবেষণার ফলাফল ফরমিক অ্যাসিডের মতো জৈব অ্যাসিডের তড়িৎ-রাসায়নিক উৎপাদনে একটি যুগান্তকারী পরিবর্তন এনেছে। ছিদ্রযুক্ত ঝিল্লির কাঠামোটি পূর্ববর্তী নকশাগুলোর জটিলতা কমায় এবং এটি অন্যান্য তড়িৎ-রাসায়নিক কার্বন ডাইঅক্সাইড রূপান্তরকারী যন্ত্রের শক্তি দক্ষতা ও স্থায়িত্ব বাড়াতেও ব্যবহার করা যেতে পারে।”
যেকোনো বৈজ্ঞানিক সাফল্যের মতোই, এর ব্যয় সংক্রান্ত বিষয় এবং অর্থনৈতিক সম্ভাব্যতা বোঝা গুরুত্বপূর্ণ। বিভিন্ন বিভাগের সাথে সমন্বয় করে, এনআরইএল-এর গবেষক ঝে হুয়াং এবং তাও লিং একটি প্রযুক্তিগত-অর্থনৈতিক বিশ্লেষণ উপস্থাপন করেছেন, যেখানে এমন উপায় চিহ্নিত করা হয়েছে যার মাধ্যমে নবায়নযোগ্য বিদ্যুতের খরচ প্রতি কিলোওয়াট-ঘণ্টায় ২.৩ সেন্ট বা তার কম হলে বর্তমানের শিল্পভিত্তিক ফর্মিক অ্যাসিড উৎপাদন প্রক্রিয়ার সাথে ব্যয়ের সমতা অর্জন করা সম্ভব।
“দলটি বাণিজ্যিকভাবে উপলব্ধ অনুঘটক এবং পলিমার মেমব্রেন উপাদান ব্যবহার করে এই ফলাফল অর্জন করেছে, এবং একই সাথে এমন একটি এমইএ নকশা তৈরি করেছে যা আধুনিক ফুয়েল সেল ও হাইড্রোজেন ইলেকট্রোলাইসিস প্ল্যান্টের প্রসারণযোগ্যতার সুবিধা গ্রহণ করে,” নেইয়ারলিন বলেছেন।
এই গবেষণার ফলাফল নবায়নযোগ্য বিদ্যুৎ ও হাইড্রোজেন ব্যবহার করে কার্বন ডাইঅক্সাইডকে জ্বালানি ও রাসায়নিকে রূপান্তর করতে সাহায্য করতে পারে, যা এর ব্যাপক সম্প্রসারণ ও বাণিজ্যিকীকরণের প্রক্রিয়াকে ত্বরান্বিত করবে।
ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল রূপান্তর প্রযুক্তিগুলো এনআরইএল-এর 'ইলেকট্রনস টু মলিকিউলস' প্রোগ্রামের একটি মূল উপাদান, যা বিদ্যুৎ-চালিত প্রক্রিয়ার জন্য পরবর্তী প্রজন্মের নবায়নযোগ্য হাইড্রোজেন, শূন্য জ্বালানি, রাসায়নিক পদার্থ এবং উপকরণের উপর আলোকপাত করে।
এনআরইএল-এর জ্বালানি উৎপাদনের জন্য ইলেকট্রন স্থানান্তর এবং/অথবা পূর্বসূরী কৌশল বিভাগের পরিচালক র‍্যান্ডি কর্টরাইট বলেন, “আমাদের কর্মসূচি নবায়নযোগ্য বিদ্যুৎ ব্যবহার করে কার্বন ডাইঅক্সাইড ও পানির মতো অণুগুলোকে এমন যৌগে রূপান্তরিত করার উপায় অন্বেষণ করছে যা শক্তির উৎস হিসেবে কাজ করতে পারে।”
এই তড়িৎ-রাসায়নিক রূপান্তর গবেষণাটি একটি যুগান্তকারী সাফল্য এনেছে যা বিভিন্ন তড়িৎ-রাসায়নিক রূপান্তর প্রক্রিয়ায় ব্যবহার করা যেতে পারে, এবং আমরা এই দলটির কাছ থেকে আরও আশাব্যঞ্জক ফলাফলের প্রত্যাশা করছি।
আরও তথ্য: লাইমিং হু প্রমুখ, "CO2 কে ফরমিক অ্যাসিডে দক্ষতার সাথে তড়িৎ-রাসায়নিকভাবে রূপান্তরের জন্য পরিমাপযোগ্য ঝিল্লি ইলেকট্রোড সমাবেশ স্থাপত্য", নেচার কমিউনিকেশনস (২০২৩)। DOI: 10.1038/s41467-023-43409-6
যদি আপনি কোনো মুদ্রণপ্রমাদ বা ভুলত্রুটি দেখতে পান, অথবা এই পৃষ্ঠার বিষয়বস্তু সম্পাদনার জন্য কোনো অনুরোধ জমা দিতে চান, তাহলে অনুগ্রহ করে এই ফর্মটি ব্যবহার করুন। সাধারণ প্রশ্নের জন্য, অনুগ্রহ করে আমাদের যোগাযোগ ফর্মটি ব্যবহার করুন। সাধারণ মতামতের জন্য, নিচের সর্বজনীন মন্তব্য বিভাগটি ব্যবহার করুন (নির্দেশাবলী অনুসরণ করুন)।
আপনার মতামত আমাদের কাছে অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। তবে, বার্তার সংখ্যা বেশি হওয়ায় আমরা ব্যক্তিগতভাবে উত্তর দেওয়ার নিশ্চয়তা দিতে পারছি না।
আপনার ইমেল ঠিকানাটি শুধুমাত্র প্রাপকদেরকে ইমেলটি কে পাঠিয়েছেন তা জানানোর জন্য ব্যবহার করা হয়। আপনার বা প্রাপকের ঠিকানা অন্য কোনো উদ্দেশ্যে ব্যবহার করা হবে না। আপনার দেওয়া তথ্য আপনার ইমেলে প্রদর্শিত হবে এবং টেক এক্সপ্লোর তা কোনোভাবেই সংরক্ষণ করবে না।
এই ওয়েবসাইটটি নেভিগেশন সহজ করতে, আমাদের পরিষেবাগুলিতে আপনার ব্যবহার বিশ্লেষণ করতে, বিজ্ঞাপনের ব্যক্তিগতকরণের ডেটা সংগ্রহ করতে এবং তৃতীয় পক্ষ থেকে কন্টেন্ট সরবরাহ করতে কুকি ব্যবহার করে। আমাদের ওয়েবসাইট ব্যবহার করার মাধ্যমে, আপনি স্বীকার করছেন যে আপনি আমাদের গোপনীয়তা নীতি এবং ব্যবহারের শর্তাবলী পড়েছেন ও বুঝেছেন।