ஆற்றல் விளைவுகள் பெரிதாக உள்ள ஒரு குறைந்தபட்ச வேதியியல் முடிவு
க்யூஷூ பல்கலைக்கழகத்தின் ஒரு குழு ஹைட்ரஜன் வாயுவை உருவாக்கும் மிக எளிய வழியை அறிவித்துள்ளது: மெத்தனால் போன்ற ஒரு ஆல்கஹாலை சோடியம் ஹைட்ராக்சைடு மற்றும் இரும்பு அயன்களுடன் கலந்து, பின்னர் அந்த கலவையை அல்ட்ராவயலெட் ஒளிக்கு உட்படுத்துங்கள். Communications Chemistry இல் வெளியிடப்பட்ட ஆய்வின்படி, இந்த வினை, மேலும் சிக்கலான ஆர்கனோமேட்டாலிக் அல்லது ஹெடரோஜீனியஸ் ஊக்கிகளை நம்பும் முன்பு அறிக்கையிடப்பட்ட சில அமைப்புகளுக்கு இணையான ஹைட்ரஜன்-உற்பத்தித் திறனை வழங்குகிறது.
அது முக்கியமானது, ஏனெனில் சுத்த ஆற்றல் திட்டமிடலில் ஹைட்ரஜன் இன்னமும் ஒரு மைய இலக்காக உள்ளது, ஆனால் இன்றைய வழங்கலின் பெரும்பகுதி இன்னும் பாசில்ஃபியூல்களிலிருந்தே தயாரிக்கப்படுகிறது. க்யூஷூ முடிவின் ஈர்ப்பு அது ஹைட்ரஜன் உருவாக்குவதில் மட்டும் இல்லை; மாறாக, அரிதான ஊக்கி கட்டமைப்புகளை விட பரவலாக கிடைக்கும், மலிவான ஒரு உலோகத்தைச் சுற்றியுள்ள கூறுகளைப் பயன்படுத்தி அதைச் செய்கிறது. அந்த கட்டமைப்புகளை வடிவமைத்தல், தொகுத்தல், மற்றும் பெரிதாக்கல் செலவானதாக இருக்கலாம்.
இந்த முறை மெத்தனால் மட்டுமே கட்டுப்படவில்லை என்றும் ஆராய்ச்சியாளர்கள் தெரிவித்தனர். அவர்களின் பரிசோதனைகளில், இந்த அணுகுமுறை பிற ஆல்கஹால்களிலிருந்தும், குளுக்கோஸ் மற்றும் செல்லுலோஸ் போன்ற பயோமாஸ்-மூலப் பொருட்களிலிருந்தும் ஹைட்ரஜனை உருவாக்கியது. இது அதன் சாத்தியமான பொருத்தத்தைக் குறுகிய ஆய்வக ஆர்வத்திலிருந்து ஒரு பரந்த தளக் கருத்துக்குத் தள்ளுகிறது: எளிய வேதியியலைப் பயன்படுத்தி எளிதில் கிடைக்கும் கரிமப் பொருட்களிலிருந்து ஹைட்ரஜனை விடுவித்தல்.
இந்த முடிவு ஏன் தனித்துப் தோன்றுகிறது
ஊக்கிகள் தொழில்துறை வேதியியலின் அடித்தளம்; ஆனால் மிக உயர்ந்த செயல்திறன் கொண்ட அமைப்புகள் பெரும்பாலும் பரிமாற்றச் செலவுகளுடன் வருகின்றன. அவை அரிய உலோகங்கள், சிக்கலான லிகாண்ட்கள், அல்லது விரிவான கட்டமைப்புகளை சார்ந்திருக்கலாம், இது செலவையும் உற்பத்தி சிரமத்தையும் அதிகரிக்கிறது. க்யூஷூ குழு, பொதுவான கூறுகளிலிருந்து பயனுள்ள வேதியியலை உருவாக்கும் ஒரு பரந்த முயற்சியின் பகுதியாக தனது பணியை எடுத்துரைத்தது.
ஆய்வில், ஆராய்ச்சியாளர்கள் முதலில் ஆல்கஹால் டிஹைட்ரஜனேஷனுக்காக ஆர்கனோமேட்டாலிக் இரும்பு கலவைகளை ஆராய்ந்தனர்; இது ஆல்கஹால் மூலக்கூறுகளிலிருந்து ஹைட்ரஜனை அகற்றும் ஒரு செயல்முறை. ஆல்கஹால்களில் ஏற்கனவே ஹைட்ரஜன் உள்ளது, ஆனால் அதைப் பயனுள்ள முறையில் பிரித்தெடுக்க பொதுவாக நுட்பமான ஊக்கி அமைப்புகள் தேவைப்பட்டுள்ளன. புதிய அறிக்கை, வலுவான அடிப்படை சூழல்கள் மற்றும் UV கதிர்வீச்சின் கீழ், இரும்பு அயன்கள் அதே அளவிலான கட்டமைப்பு சிக்கலின்றி ஹைட்ரஜன் உருவாக்கத்தை இயக்க முடியும் என்பதைக் காட்டுகிறது.
இதன் முக்கியத்துவம் ஒரு பகுதி கருத்து ரீதியானது. ஒப்பீட்டளவில் எளிய இரும்பு, தளம், ஆல்கஹால் மற்றும் ஒளி சேர்க்கை ஊக்கியைப் போன்ற செயல்திறனை எட்ட முடிந்தால், ஹைட்ரஜன்-உருவாக்க அமைப்பு எவ்வளவு சிக்கலானதாக இருக்க வேண்டும் என்ற முன்கூட்டிய கருதுகோள்களை அது சவாலிடுகிறது. இது தானாகவே அதை வணிகப் பயன்பாட்டுக்குத் தயாராக்காது; ஆனால் ஆராய்ச்சி உரையாடலை எளிமையான மற்றும் சாத்தியமான குறைந்த செலவுள்ள வடிவமைப்பு இடங்களுக்குத் தள்ளுகிறது.
மெத்தனால் முதல் பயோமாஸ்-மூலப் பொருட்கள் வரை
இந்த பணியின் குறிப்பிடத்தக்க அம்சங்களில் ஒன்று, தகவல்படி, ஃபீட்ஸ்டாக் நெகிழ்வுத்தன்மை ஆகும். மெத்தனால் ஒரு பொதுவான ஆய்வக மற்றும் தொழில்துறை வேதிப்பொருளாகும், ஆனால் இந்த ஆய்வு வினையை பிற ஆல்கஹால்களுக்கும் குளுக்கோஸ் மற்றும் செல்லுலோஸ் போன்ற பயோமாஸ்-இணைந்த பொருட்களுக்கும் விரிவுபடுத்தியது. அதனால் இந்த வேதியியல் ஒரு தனி சப்ஸ்ட்ரேட்டுக்கே நெருக்கமாகச் சீரமைக்கப்பட்டதல்ல என்பது தெரிகிறது.
மேலும் ஆய்வில் இந்த பரந்த பொருத்தம் உறுதியாக இருந்தால், அது இரு வழிகளில் பயனளிக்கலாம். முதலில், உள்ளூர் கிடைப்பைப் பொறுத்து பரந்த வரம்பிலான வேதியியல் உள்ளீடுகளிலிருந்து ஹைட்ரஜன் உற்பத்தியை ஆதரிக்கலாம். இரண்டாவதாக, பாசில்படைந்த இடைநிலைப் பொருட்களை முழுமையாகச் சாராமல், புதுப்பிக்கத்தக்க அல்லது கழிவிலிருந்து பெறப்பட்ட பயோமாஸ் ஓட்டங்களை ஹைட்ரஜன்-உற்பத்தி பாதைகளில் இணைக்கும் வாய்ப்பை இது உயர்த்துகிறது.
மூல உரை எந்த தொழில்துறை செயல்முறை காட்டப்பட்டுள்ளதாகவும் கூறவில்லை, மேலும் செலவு, throughput, அல்லது life-cycle emissions ஆகியவற்றில் நிலையான வணிக உற்பத்திப் பாதைகளை இந்த முறை மிஞ்சுகிறது என்பதற்கும் இதுவரை ஆதாரம் இல்லை. ஆனால் எளிய உள்ளீடுகள் பல பொருள் வகைகளில் எதிர்வினையைத் திறக்க முடியும் என்பதை அது காட்டுகிறது; இதுவே நடைமுறைக் செயல்முறை மேம்பாடு பெரும்பாலும் தொடங்கும் விதமாகும்.
சுத்த ஆற்றல் வாக்குறுதியும் உண்மையான எச்சரிக்கைகளும்
ஹைட்ரஜனின் ஈர்ப்பு நேர்மையானது: பயன்படுத்தப்படும் போது அது கார்பன் டைஆக்சைடு வெளியிடாது. கடினமான கேள்வி ஹைட்ரஜன் தானாக எவ்வாறு தயாரிக்கப்படுகிறது என்பதே. பரவலாகக் கிடைக்கும் இரும்பிலிருந்து உருவாக்கப்பட்ட ஒரு முறை, காகிதத்தில் ஈர்க்கக்கூடியது, ஏனெனில் அது விலையுயர்ந்த ஊக்கி அமைப்புகளின் சார்பை குறைக்கக்கூடும். இருந்தாலும், இந்த ஆரம்பநிலைக் கண்டுபிடிப்பு முக்கியமான கட்டுப்பாடுகளுடனும் வருகிறது.
மிகத் தெளிவானது UV ஒளியின் தேவை. அல்ட்ராவயலெட் கதிர்வீச்சு ஆய்வக சூழலில் நடைமுறைப்படுத்தக்கூடியதாக இருக்கலாம், ஆனால் ஒளி-சார்ந்த வேதியியலை அளவுப்பெருக்கும்போது பெரும்பாலும் செயல்திறன் மற்றும் பொறியியல் சவால்கள் ஏற்படும். சோடியம் ஹைட்ராக்சைடின் பங்கும் இந்த செயல்முறை வலுவான கார சூழல்களை சார்ந்திருப்பதை உணர்த்துகிறது; இது எதிர்காலப் பயன்பாட்டில் உபகரணத் தேர்வுகளையும் செயல்பாட்டு செலவுகளையும் வடிவமைக்கும்.
ஃபீட்ஸ்டாக் குறித்த கேள்வியும் உள்ளது. இந்த வேதியியல் ஆல்கஹால்கள் மற்றும் பயோமாஸ்-மூலக் கலவைகளிலிருந்து ஹைட்ரஜனைப் பிரித்தெடுக்க முடிந்தாலும், அந்தப் பாதையின் மொத்த நிலைத்தன்மை அந்தப் பொருட்கள் எங்கிருந்து வருகின்றன, அவற்றைத் தயாரிக்க எவ்வளவு ஆற்றல் தேவைப்படுகிறது என்பதையே சார்ந்திருக்கிறது. ஒரு எளிய ஹைட்ரஜன்-உற்பத்தி வினை முழு உற்பத்திச் சங்கிலியின் ஒரு பகுதி மட்டுமே.
எனினும், இது ஆராய்ச்சி முன்னுரிமைகளை மாற்றக்கூடிய முடிவாகும். ஹைட்ரஜன் துறையில், துறை அடிக்கடி மிகப் பொறியமைக்கப்பட்ட அமைப்புகளுக்கும் கடினமான பொருளாதார யதார்த்தங்களுக்கும் இடையே அலைகிறது. சிக்கலுக்குப் பதிலாக பொதுவான பொருட்களைப் பயன்படுத்தும் ஒரு செயல்முறை, புதிய ஒரு சுற்று பரிசோதனைகளைத் தூண்டும் வகையான கண்டுபிடிப்பே.
அடுத்து என்ன
உடனடி அடுத்த படி, வணிகமயமாக்கல் அல்ல; மாறாக, செயல்முறை இயந்திரத்தைப் புரிந்துகொள்வதே. வினையின் போக்கில் இரும்பு அயன்கள், தளம், ஃபீட்ஸ்டாக், மற்றும் UV ஒளி துல்லியமாக எவ்வாறு ஒருவருடன் ஒருவர் செயல்படுகின்றன, மேலும் எந்த காரகங்கள் ஹைட்ரஜன் வெளியீட்டை மிகவும் வலுவாகக் கட்டுப்படுத்துகின்றன என்பதை ஆராய்ச்சியாளர்கள் தெரிந்துகொள்ள விரும்புவார்கள். அது அமைப்பை மேம்படுத்த, மேலும் பொதுப்படுத்த, அல்லது பிற செயல்முறை புதுமைகளுடன் இணைக்க முடியுமா என்பதை தீர்மானிக்கும்.
உண்மையான செயல்பாட்டு சூழ்நிலைகளில் செயல்திறன் ஆரம்பக் கருத்துநிலைக்கான சான்றாக இருப்பதுபோலவே முக்கியமானது. வினை நீண்ட ஓட்டங்களில் வெளியீட்டைத் தொடர முடியுமா? பயோமாஸ்-மூல ஃபீட்ஸ்டாக்க்களில் உள்ள மாசுகளுக்கு இது எவ்வளவு உணர்திறன் கொண்டது? ஒளி தேவையை குறைக்க அல்லது மாற்ற முடியுமா? முழு அமைப்பையும் கருத்தில் கொண்டபின் மொத்த ஆற்றல் சமநிலை சாதகமாக இருக்கிறதா?
இப்போதைக்கு, க்யூஷூ ஆய்வு ஒரு முடிக்கப்பட்ட தீர்வாக அல்ல, வாக்குறுதியளிக்கும் ஆரம்பச் சைகையாகவே பார்க்கப்பட வேண்டும். ஆனால் அது முக்கியமான சைகை. சுத்த ஆற்றல் தொழில்நுட்பங்கள் பெரிய உட்கட்டமைப்பு அறிவிப்புகள் அல்லது பில்லியன் டாலர் தொழிற்சாலைகள் மூலமாக மட்டுமே முன்னேறுவதில்லை. சில நேரங்களில் முன்னேற்றம், பரிச்சயமான ஒரு பொருள் எதிர்பார்த்ததைவிட அதிகம் செய்ய முடியும் என்பதை காட்டும் வஞ்சகமாக எளிய ஒரு பரிசோதனையிலிருந்து தொடங்குகிறது. இங்கு அந்தப் பரிச்சயமான பொருள் இரும்பு; எதிர்பாராத விளைவு, மிகச் சிக்கலான வேதியியலுடன் போட்டியிடத் தொடங்கும் அளவிலான திறனுடன் உருவான ஹைட்ரஜன்.
முக்கிய குறிப்புகள்
- அறிக்கையிடப்பட்ட வினை, ஹைட்ரஜன் வாயுவை உருவாக்க இரும்பு அயன்கள், மெத்தனால், சோடியம் ஹைட்ராக்சைடு, மற்றும் UV ஒளியைப் பயன்படுத்துகிறது.
- இந்த செயல்திறன் சில முன்பு அறிக்கையிடப்பட்ட ஊக்கி-அடிப்படையிலான அமைப்புகளுக்கு இணையானது என்று ஆய்வு கூறுகிறது.
- குளுக்கோஸ் மற்றும் செல்லுலோஸ் உள்ளிட்ட பயோமாஸ்-மூலப் பொருட்களுடனும் இந்த வேதியியல் செயல்பட்டது.
- இதன் பிரதான வாக்குறுதி எளிமை மற்றும் பரவலாகக் கிடைக்கும் பொருட்களை சார்ந்திருப்பதே; ஆனால் அளவுப்பெருக்கலும் மொத்த செயல்முறை பொருளாதாரமும் இன்னும் தீரவில்லை.
இந்தக் கட்டுரை Phys.org இன் செய்தியறிக்கையை அடிப்படையாகக் கொண்டது. மூலக் கட்டுரையைப் படிக்கவும்.
Originally published on phys.org