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अब, जूल पत्रिका में प्रकाशित एक शोध पत्र में, उंग ली और उनके सहयोगियों ने कार्बन डाइऑक्साइड के हाइड्रोजनीकरण द्वारा फॉर्मिक एसिड के उत्पादन हेतु एक पायलट संयंत्र के अध्ययन की रिपोर्ट दी है (के. किम एट अल., जूल https://doi.org/10.1016/j. Joule.2024.01 ). 003;2024)। यह अध्ययन विनिर्माण प्रक्रिया के कई प्रमुख तत्वों के अनुकूलन को दर्शाता है। रिएक्टर स्तर पर, उत्प्रेरक के प्रमुख गुणों जैसे उत्प्रेरक दक्षता, आकारिकी, जल में घुलनशीलता, ऊष्मीय स्थिरता और बड़े पैमाने पर संसाधन उपलब्धता पर विचार करने से आवश्यक फीडस्टॉक की मात्रा को कम रखते हुए रिएक्टर के प्रदर्शन में सुधार करने में मदद मिल सकती है। यहाँ, लेखकों ने मिश्रित सहसंयोजक ट्राइज़ीन बाइपिरिडिल-टेरेफ्थालोनाइट्राइल फ्रेमवर्क (जिसे Ru/bpyTNCTF कहा जाता है) पर आधारित एक रूथेनियम (Ru) उत्प्रेरक का उपयोग किया है। उन्होंने कुशल CO2 कैप्चर और रूपांतरण के लिए उपयुक्त एमीन युग्मों के चयन को अनुकूलित किया, CO2 को कैप्चर करने और फॉर्मेट बनाने के लिए हाइड्रोजनीकरण प्रतिक्रिया को बढ़ावा देने हेतु प्रतिक्रियाशील एमीन के रूप में N-मिथाइलपाइरोलिडीन (NMPI) और प्रतिक्रियाशील एमीन के रूप में N-ब्यूटाइल-N-इमिडाज़ोल (NBIM) का चयन किया। एमीन को अलग करने के बाद, ट्रांस-एडक्ट के निर्माण के माध्यम से FA के आगे उत्पादन के लिए फॉर्मेट को अलग किया जा सकता है। इसके अतिरिक्त, उन्होंने CO2 रूपांतरण को अधिकतम करने के लिए तापमान, दबाव और H2/CO2 अनुपात के संदर्भ में रिएक्टर संचालन स्थितियों में सुधार किया। प्रक्रिया डिजाइन के संदर्भ में, उन्होंने एक ट्रिकलिंग बेड रिएक्टर और तीन निरंतर आसवन स्तंभों से युक्त एक उपकरण विकसित किया। अवशिष्ट बाइकार्बोनेट को पहले स्तंभ में आसवित किया जाता है; दूसरे स्तंभ में ट्रांस एडक्ट बनाकर NBIM तैयार किया जाता है; तीसरे स्तंभ में FA उत्पाद प्राप्त होता है। रिएक्टर और टावर के लिए सामग्री का चयन भी सावधानीपूर्वक किया गया था, जिसमें अधिकांश घटकों के लिए स्टेनलेस स्टील (SUS316L) का चयन किया गया था, और तीसरे टावर के लिए व्यावसायिक रूप से उपलब्ध ज़िरकोनियम-आधारित सामग्री (Zr702) का चयन किया गया था ताकि ईंधन संयोजन के संक्षारण के प्रति प्रतिरोधक क्षमता के कारण रिएक्टर के संक्षारण को कम किया जा सके, और इसकी लागत भी अपेक्षाकृत कम है।
उत्पादन प्रक्रिया को सावधानीपूर्वक अनुकूलित करने के बाद—आदर्श फीडस्टॉक का चयन, ट्रिकलिंग बेड रिएक्टर और तीन निरंतर आसवन स्तंभों का डिज़ाइन, संक्षारण को कम करने के लिए स्तंभ निकाय और आंतरिक पैकिंग के लिए सामग्रियों का सावधानीपूर्वक चयन, और रिएक्टर की परिचालन स्थितियों को बेहतर बनाने के बाद—लेखकों ने 10 किलोग्राम ईंधन असेंबली की दैनिक क्षमता वाला एक पायलट संयंत्र स्थापित किया है जो 100 घंटे से अधिक समय तक स्थिर संचालन बनाए रखने में सक्षम है। सावधानीपूर्वक व्यवहार्यता और जीवन चक्र विश्लेषण के माध्यम से, पायलट संयंत्र ने पारंपरिक ईंधन असेंबली उत्पादन प्रक्रियाओं की तुलना में लागत में 37% और वैश्विक तापक्रम परिवर्तन क्षमता में 42% की कमी की है। इसके अलावा, प्रक्रिया की समग्र दक्षता 21% तक पहुँचती है, और इसकी ऊर्जा दक्षता हाइड्रोजन से चलने वाले ईंधन सेल वाहनों के बराबर है।
कियाओ, एम. हाइड्रोजनीकृत कार्बन डाइऑक्साइड से फॉर्मिक एसिड का प्रायोगिक उत्पादन। नेचर केमिकल इंजीनियरिंग 1, 205 (2024)। https://doi.org/10.1038/s44286-024-00044-2