Манганы оксидыг гарган авах ба байгаль орчинд хэрэглэх хэрэглээ
Салбар : Байгалийн шинжлэх ухаан , 1.7 Бусад байгалийн шинжлэх ухаан
Улсын дугаар : 4524
Хамгаалсан он : 2021
Түлхүүр үг : наноматериал, metal oxide, катализатор, электрод
Аннотаци
Цахилгаан эрчим хүчний хэрэгцээ нэмэгдэж, байгалийн хий, газрын тос, нүүрс зэрэг чулуужсан түлшний нөөц багасч байгаа тул тогтвортой эрчим хүчний үйлдвэрлэл нь хүн төрөлхтний ирээдүй юм. Дэлхийн эрчим хүчний 80 хувийг чулуужсан түлш хангадаг ч нөөц нь багассаар байна. Эдгээр асуудлыг шийдвэрлэхийн тулд эрдэмтэд нар, газрын гүний дулаан, салхины эрчим хүчийг судалж байна. Эрчим хүч хадгалах, тээвэрлэх түлшний үүрийн технологийг судалж байна. Түлшний үүрүүд нь энергийг химийн аргаар хадгалдаг. Энэ энерги ялгарах үед хүчилтөрөгчийг ангижруулах урвал (ORR) ба устөрөгчийн исэлдэлтийн урвал (HOR) гэсэн хоёр процесс явагдана. Эдгээр урвалууд нь хүчилтөрөгч, устөрөгчийн хийнээс ус үүсгэдэг бөгөөд энэ нь аяндаа үүсдэггүй бөгөөд үр ашигтай катализатор шаарддаг. ORR-ийн хамгийн түгээмэл катализаторууд нь Pt, Ir, Ru зэрэг үнэт металлууд юм. Эдгээр катализаторууд нь өндөр үр ашигтай байдаг болов ч тэдгээр нь өндөр үнэ, байгальд ховор байх зэрэг сул талуудтай. Иймээс ORR-ийн хямд, байгаль орчинд ээлтэй катализаторыг олохын тулд томоохон судалгаа хийж байна. Чулуужсан түлшийг шатаах үед үйлдвэрлэсэн кВт.ц эрчим хүч тутамд
0.5-1.1 кг CO2 ялгардаг. CO2 нь байгалийн нүүрстөрөгчийн эргэлтийн нэг хэсэг болов ч энэ нь хүлэмжийн хий бөгөөд сүүлийн 300 жилд дэлхийн агаар мандалд CO2-ын дундаж хэмжээ хоёр дахин нэмэгдсэн байна. Агаар мандалд хүлэмжийн хийн хэмжээ ихсэх нь эрүүл мэндийн асуудал, эдийн засгийн хямрал, дэлхийн хэт дулаарал зэрэгт хүргэдэг. Агаар мандлаас нүүрстөрөгчийн давхар ислийг авах нь шинэ үеийн эрчим хүчний эх үүсвэрийн үйлдвэрлэлд ирээдүйтэй салбарт тооцогдож байна. Учир нь энэ аргаар нүүрс ус төрөгчийн түлш (CO, CH4, CH3OH) үйлдвэрлэж, хүрээлэн буй орчны бохирдлыг багасгах нөгө талаар энерги үйлвэрлэх боломжтой. ORR процессын нэгэн адил CO2 устөрөгчжүүлэлтийн тогтвортой, хэмнэлттэй катализаторыг тодорхойлох судалгаа хийгдэж байна. Эрчим хүчний эрэлт ба эрчим хүчний үйлдвэрлэлийн хоорондын тэнцвэргүй байдал нь цаг хугацааны явцад хэлбэлздэг тул эрэлт багатай үед эрчим хүчийг хуримтлуулж, дараа нь эрэлт ихтэй үед ашиглах үр ашигтай арга зам хэрэгтэй. Ердийн хүчиллэг батерейг дахин цэнэглэх хугацаа бага шаарддаг, аюултай хүчил хэрэглэдэггүй, байгальд элбэг байдаг байгальд ээлтэй материалаар солих нь маш том хөшүүрэг юм. Металлын исэлд суурилсан суперконденсатор гэх мэт илүү үр дүнтэй, аюулгүй, урт хугацааны мөчлөгт эрчим хүч хадгалах төхөөрөмжийг үйлдвэрлэх нэмэлт судалгаа хийгдэж байна. Энэ бүх асуултын хариултыг олохын тулд манган (Mn) нь хямд бөгөөд дэлхийн царцдас дахь хамгийн элбэг байдаг шилжилтийн металлуудын нэг (төмрийн дараа) тул судалгааныхаа сэдэв болгон сонгосон. Олон янзын исэлдэлтийн төлөв байдал, талст бүтэцтэй тул манган нь морфологи, физик-химийн олон шинж чанартай байж болох тул олон төрлийн хэрэглээний бүрэлдэхүүн хэсэг болж чаддаг. Иймээс нано бүтэцтэй манганд суурилсан материалын нийлэгжилтийн байгальд ээлтэй, хэмнэлттэй, аюулгүй, энгийн аргыг хайж олох, хөгжүүлэх, физик-химийн шинж чанарыг тодорхойлох, эцэст нь нийлэгжүүлсэн материалыг өмнө дурдсан байгаль орчны хэрэглээнд туршиж үзэхийг зорьсон. Үүнд хүчилтөрөгчийг ангижруулах урвал (ORR), CO2 устөрөгчжүүлэлт, суперконденсатор зэрэг сэдвүүд багтсан:
I. Бирнесситтэй төстэй манганы давхар ислийн нийлэгжилтийн аргыг боловсруулж, хүчилтөрөгчийг ангижруулах урвалд (ORR) нийлэгжсэн материалын катализаторын идэвхийг турших.
• Бирнесситтэй төстэй манганы давхар ислийг нэгтгэх аргыг боловсруулах
• Анхны бирнессит болон шинээр үүссэн зэсийн бирнесситийн физик-химийн шинж чанар, харилцан уялдаатай ионы нөлөөг судлах.
• Калийн бирнессит (анхны) болон зэсийн бирнесситийн катализаторын идэвхийг ORR-д турших.
II. Материалыг их хэмжээгээр үйлдвэрлэх боломжийг нэмэгдүүлэхэд хялбар, нано хэмжээтэй манганы исэл үйлдвэрлэх шинэ аргыг судлах.
• Бөмбөлөгт тээрэмдэх замаар нано хэмжээст манганы ислийг нийлэгжүүлэх оновчтой нөхцлийг олох
• Шинээр нийлэгжүүлсэн нано манганы ислийн дээжийн физик-химийн шинж чанарыг судлах.
• Шинээр нийлэгжсэн манганы оксидын катализаторын идэвхийг CO2 устөрөгчжүүлэх туршилтанд ашиглах мөн дан манганы оксид ба нэмэлт металлын хэмжээ (Pt ба Cu) болон Pt-ийн нөлөөг судлах
III. Манганы нано бүтэцтэй материалыг синтетик химийн бодисын оронд эх материал болгон байгалийн манганы эрдэсийг ашиглан нийлэгжүүлэх илүү хэмнэлттэй, шууд шинэ аргыг судлах.
• Ашигт малтмалын дээжээс манганы нано хэмжээст оксидын синтезийн шинэ аргыг боловсруулах
• Шинээр нийлэгжүүлсэн нано манганы ислийн дээжийн физик-химийн шинж чанарыг судлах.
• Суперконденсатор электродын хувьд цахилгаан химийн шинж чанарыг турших
Зохиогч
Боловсролын доктор(PhD)
Бүтээлийн тоо : 10
Ишлэгдсэн тоо : 0
