ក្រាហ្វីតត្រូវបានបែងចែកជាក្រាហ្វីតសិប្បនិម្មិត និងក្រាហ្វីតធម្មជាតិ ដែលមានទុនបម្រុងក្រាហ្វីតធម្មជាតិប្រហែល 2 ពាន់លានតោនដែលបង្ហាញឱ្យឃើញនៅលើពិភពលោក។
ក្រាហ្វីតសិប្បនិម្មិតត្រូវបានទទួលដោយការរលួយ និងការព្យាបាលដោយកំដៅនៃវត្ថុធាតុដែលមានផ្ទុកកាបូនក្រោមសម្ពាធធម្មតា។ ការបំលែងនេះតម្រូវឱ្យមានសីតុណ្ហភាព និងថាមពលខ្ពស់គ្រប់គ្រាន់ជាកម្លាំងជំរុញ ហើយរចនាសម្ព័ន្ធដែលមិនមានសណ្តាប់ធ្នាប់នឹងត្រូវបានបំលែងទៅជារចនាសម្ព័ន្ធគ្រីស្តាល់ក្រាហ្វីតដែលមានសណ្តាប់ធ្នាប់។
ក្រាហ្វីតនីយកម្មគឺជាសម្ភារៈកាបូនដែលមានលក្ខណៈទូលំទូលាយបំផុតតាមរយៈការរៀបចំអាតូមកាបូនឡើងវិញនៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ជាង 2000 ℃ ប៉ុន្តែសម្ភារៈកាបូនមួយចំនួននៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ជាង 3000 ℃ ក្រាហ្វីតនីយកម្មប្រភេទនេះត្រូវបានគេស្គាល់ថាជា "ធ្យូងរឹង" សម្រាប់សម្ភារៈកាបូនដែលងាយស្រួលក្នុងការធ្វើក្រាហ្វីតនីយកម្ម វិធីសាស្ត្រក្រាហ្វីតនីយកម្មបែបប្រពៃណីរួមមានវិធីសាស្ត្រសីតុណ្ហភាពខ្ពស់និងសម្ពាធខ្ពស់ ក្រាហ្វីតនីយកម្មកាតាលីករ វិធីសាស្ត្រដាក់ចំហាយគីមី។ល។
ការធ្វើក្រាហ្វីតនីយកម្ម គឺជាមធ្យោបាយដ៏មានប្រសិទ្ធភាពមួយនៃការប្រើប្រាស់តម្លៃបន្ថែមខ្ពស់នៃសម្ភារៈកាបូន។ បន្ទាប់ពីការស្រាវជ្រាវយ៉ាងទូលំទូលាយ និងស៊ីជម្រៅដោយអ្នកប្រាជ្ញ វាមានភាពចាស់ទុំជាមូលដ្ឋានឥឡូវនេះ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ កត្តាមិនអំណោយផលមួយចំនួនកំណត់ការអនុវត្តការធ្វើក្រាហ្វីតនីយកម្មបែបប្រពៃណីនៅក្នុងឧស្សាហកម្ម ដូច្នេះវាគឺជានិន្នាការជៀសមិនរួចក្នុងការស្វែងយល់ពីវិធីសាស្រ្តធ្វើក្រាហ្វីតនីយកម្មថ្មីៗ។
វិធីសាស្ត្រអេឡិចត្រូលីសអំបិលរលាយចាប់តាំងពីសតវត្សរ៍ទី 19 គឺមានការអភិវឌ្ឍជាងមួយសតវត្សមកហើយ ទ្រឹស្តីមូលដ្ឋាន និងវិធីសាស្ត្រថ្មីៗរបស់វាតែងតែមានការច្នៃប្រឌិត និងការអភិវឌ្ឍឥតឈប់ឈរ ឥឡូវនេះលែងត្រូវបានកំណត់ចំពោះឧស្សាហកម្មលោហធាតុប្រពៃណីទៀតហើយ នៅដើមសតវត្សរ៍ទី 21 លោហៈនៅក្នុងប្រព័ន្ធអំបិលរលាយ ការរៀបចំការកាត់បន្ថយអេឡិចត្រូលីតអុកស៊ីដរឹងនៃលោហៈធាតុបានក្លាយជាចំណុចកណ្តាលនៅក្នុងសកម្មភាពកាន់តែច្រើន។
ថ្មីៗនេះ វិធីសាស្រ្តថ្មីមួយសម្រាប់រៀបចំវត្ថុធាតុក្រាហ្វីតដោយអេឡិចត្រូលីសអំបិលរលាយបានទាក់ទាញការចាប់អារម្មណ៍យ៉ាងខ្លាំង។
តាមរយៈវិធីសាស្ត្រប៉ូឡារីសាស្យុងកាតូត និងអេឡិចត្រូដប៉ូស៊ីស្យុង វត្ថុធាតុដើមកាបូនពីរប្រភេទផ្សេងគ្នាត្រូវបានបំលែងទៅជាវត្ថុធាតុដើមណាណូក្រាហ្វីតដែលមានតម្លៃបន្ថែមខ្ពស់។ បើប្រៀបធៀបជាមួយបច្ចេកវិទ្យាក្រាហ្វីតបែបប្រពៃណី វិធីសាស្ត្រក្រាហ្វីតថ្មីមានគុណសម្បត្តិនៃសីតុណ្ហភាពក្រាហ្វីតទាប និងរូបរាងដែលអាចគ្រប់គ្រងបាន។
ឯកសារនេះពិនិត្យឡើងវិញនូវវឌ្ឍនភាពនៃក្រាហ្វីតនីយកម្មដោយវិធីសាស្ត្រអេឡិចត្រូគីមី ណែនាំបច្ចេកវិទ្យាថ្មីនេះ វិភាគគុណសម្បត្តិ និងគុណវិបត្តិរបស់វា និងព្យាករណ៍ពីនិន្នាការអភិវឌ្ឍន៍នាពេលអនាគតរបស់វា។
ដំបូង វិធីសាស្ត្រប៉ូឡារីស្យុងកាតូតអេឡិចត្រូលីតអំបិលរលាយ
១.១ វត្ថុធាតុដើម
បច្ចុប្បន្ននេះ វត្ថុធាតុដើមសំខាន់នៃក្រាហ្វីតសិប្បនិម្មិតគឺកូកាកូឡាម្ជុល និងកូកាកូឡាទីលានដែលមានកម្រិតក្រាហ្វីតខ្ពស់ ពោលគឺដោយសំណល់ប្រេង និងជ័រធ្យូងថ្មជាវត្ថុធាតុដើម ដើម្បីផលិតសម្ភារៈកាបូនដែលមានគុណភាពខ្ពស់ ជាមួយនឹងភាពរលុងទាប ស្ពាន់ធ័រទាប មាតិកាផេះទាប និងគុណសម្បត្តិនៃក្រាហ្វីត បន្ទាប់ពីការរៀបចំរបស់វាទៅជាក្រាហ្វីតមានភាពធន់នឹងផលប៉ះពាល់ល្អ កម្លាំងមេកានិចខ្ពស់ ធន់ទ្រាំទាប។
ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ទុនបម្រុងប្រេងមានកំណត់ និងតម្លៃប្រេងប្រែប្រួលបានរឹតត្បិតការអភិវឌ្ឍរបស់វា ដូច្នេះការស្វែងរកវត្ថុធាតុដើមថ្មីបានក្លាយជាបញ្ហាបន្ទាន់ដែលត្រូវដោះស្រាយ។
វិធីសាស្ត្រក្រាហ្វីតបែបប្រពៃណីមានដែនកំណត់ ហើយវិធីសាស្ត្រក្រាហ្វីតផ្សេងៗគ្នាប្រើប្រាស់វត្ថុធាតុដើមខុសៗគ្នា។ ចំពោះកាបូនដែលមិនមានក្រាហ្វីត វិធីសាស្ត្រប្រពៃណីស្ទើរតែមិនអាចធ្វើក្រាហ្វីតវាបានទេ ខណៈដែលរូបមន្តអេឡិចត្រូគីមីនៃអេឡិចត្រូលីសអំបិលរលាយបំបែកដែនកំណត់នៃវត្ថុធាតុដើម ហើយវាស័ក្តិសមសម្រាប់សម្ភារៈកាបូនប្រពៃណីស្ទើរតែទាំងអស់។
សម្ភារៈកាបូនប្រពៃណីរួមមាន កាបូនខ្មៅ កាបូនដែលបានធ្វើឱ្យសកម្ម ធ្យូងថ្ម ជាដើម។ ដែលក្នុងនោះ ធ្យូងថ្មគឺជាវត្ថុធាតុដើមដែលមានសក្តានុពលបំផុត។ ទឹកថ្នាំដែលមានមូលដ្ឋានលើធ្យូងថ្មយកធ្យូងថ្មជាសារធាតុបឋម ហើយត្រូវបានរៀបចំទៅជាផលិតផលក្រាហ្វីតនៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់បន្ទាប់ពីការព្យាបាលជាមុន។
ថ្មីៗនេះ ឯកសារនេះបានស្នើឡើងនូវវិធីសាស្ត្រអេឡិចត្រូគីមីថ្មីមួយ ដូចជា Peng ដោយអេឡិចត្រូលីសអំបិលរលាយ ទំនងជាមិនអាចធ្វើឱ្យកាបូនខ្មៅក្លាយជាគ្រីស្តាល់ខ្ពស់នៃក្រាហ្វីតបានទេ អេឡិចត្រូលីសនៃគំរូក្រាហ្វីតដែលមានបន្ទះសៀគ្វីក្រាហ្វីតណាណូម៉ែត្ររាងផ្កា មានផ្ទៃជាក់លាក់ខ្ពស់ នៅពេលប្រើសម្រាប់កាតូតថ្មលីចូម បង្ហាញពីដំណើរការអេឡិចត្រូគីមីដ៏ល្អឥតខ្ចោះជាងក្រាហ្វីតធម្មជាតិ។
Zhu និងក្រុមរបស់គាត់បានដាក់ធ្យូងថ្មដែលមានគុណភាពទាបដែលបានព្យាបាលដោយការបំបែកចោលទៅក្នុងប្រព័ន្ធអំបិលរលាយ CaCl2 សម្រាប់ការវិភាគដោយអគ្គិសនីនៅសីតុណ្ហភាព 950 ℃ ហើយបានបំប្លែងធ្យូងថ្មដែលមានគុណភាពទាបទៅជាក្រាហ្វីតដែលមានភាពគ្រីស្តាល់ខ្ពស់ដោយជោគជ័យ ដែលបង្ហាញពីដំណើរការល្បឿនល្អ និងអាយុកាលវដ្តវែងនៅពេលប្រើជាអាណូតនៃថ្មអ៊ីយ៉ុងលីចូម។
ការពិសោធន៍បង្ហាញថា វាអាចធ្វើទៅបានក្នុងការបំប្លែងវត្ថុធាតុកាបូនប្រពៃណីប្រភេទផ្សេងៗគ្នាទៅជាក្រាហ្វីត តាមរយៈអេឡិចត្រូលីសអំបិលរលាយ ដែលបើកផ្លូវថ្មីមួយសម្រាប់ក្រាហ្វីតសំយោគនាពេលអនាគត។
១.២ យន្តការនៃ
វិធីសាស្ត្រអេឡិចត្រូលីសអំបិលរលាយប្រើសម្ភារៈកាបូនជាកាតូត ហើយបំប្លែងវាទៅជាក្រាហ្វីតដែលមានគ្រីស្តាល់ខ្ពស់តាមរយៈប៉ូឡារីសាស្យុងកាតូត។ បច្ចុប្បន្ននេះ ឯកសារដែលមានស្រាប់បានលើកឡើងពីការដកអុកស៊ីសែន និងការរៀបចំឡើងវិញនូវអាតូមកាបូនចម្ងាយឆ្ងាយនៅក្នុងដំណើរការបំប្លែងសក្តានុពលនៃប៉ូឡារីសាស្យុងកាតូត។
វត្តមាននៃអុកស៊ីសែននៅក្នុងវត្ថុធាតុកាបូននឹងរារាំងដល់ការបង្កើតក្រាហ្វីតក្នុងកម្រិតខ្លះ។ នៅក្នុងដំណើរការបង្កើតក្រាហ្វីតបែបប្រពៃណី អុកស៊ីសែននឹងត្រូវបានយកចេញយឺតៗនៅពេលដែលសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ជាង 1600K។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ វាងាយស្រួលបំផុតក្នុងការបន្សាបអុកស៊ីតកម្មតាមរយៈប៉ូឡារីសាស្យុងកាតូត។
នៅក្នុងការពិសោធន៍ជាលើកដំបូង លោក Peng បានដាក់ចេញនូវយន្តការសក្តានុពលប៉ូឡារីសាស្យុងកាតូដិចអេឡិចត្រូលីសអំបិលរលាយ ពោលគឺការបង្កើតក្រាហ្វីត ដែលកន្លែងចាប់ផ្តើមភាគច្រើនគឺស្ថិតនៅក្នុងចំណុចប្រសព្វមីក្រូស្វ៊ែរកាបូនរឹង/អេឡិចត្រូលីត ដំបូងមីក្រូស្វ៊ែរកាបូនបង្កើតជុំវិញសំបកក្រាហ្វីតដែលមានអង្កត់ផ្ចិតដូចគ្នា ហើយបន្ទាប់មកអាតូមកាបូនគ្មានជាតិទឹកមិនស្ថិតស្ថេររាលដាលទៅបន្ទះក្រាហ្វីតខាងក្រៅដែលមានស្ថេរភាពជាង រហូតដល់ការបង្កើតក្រាហ្វីតទាំងស្រុង។
ដំណើរការក្រាហ្វីតនីយកម្មត្រូវបានអមដោយការដកយកចេញនូវអុកស៊ីសែន ដែលត្រូវបានបញ្ជាក់ដោយការពិសោធន៍ផងដែរ។
Jin និងក្រុមអ្នកជំនាញក៏បានបញ្ជាក់ពីទស្សនៈនេះតាមរយៈការពិសោធន៍ផងដែរ។ បន្ទាប់ពីកាបូននីយកម្មនៃគ្លុយកូស ការធ្វើក្រាហ្វីត (មាតិកាអុកស៊ីហ្សែន 17%) ត្រូវបានអនុវត្ត។ បន្ទាប់ពីធ្វើក្រាហ្វីត ស្វ៊ែរកាបូនរឹងដើម (រូបភាពទី 1a និង 1c) បានបង្កើតជាសំបកដែលមានរន្ធញើសដែលផ្សំឡើងពីសន្លឹកណាណូក្រាហ្វីត (រូបភាពទី 1b និង 1d)។
តាមរយៈអេឡិចត្រូលីសនៃសរសៃកាបូន (អុកស៊ីសែន 16%) សរសៃកាបូនអាចត្រូវបានបំលែងទៅជាបំពង់ក្រាហ្វីតបន្ទាប់ពីក្រាហ្វីត ស្របតាមយន្តការបំលែងដែលបានស្មានទុកក្នុងអក្សរសិល្ប៍។
គេជឿថា ចលនាចម្ងាយឆ្ងាយស្ថិតនៅក្រោមប៉ូលារីស្យុងកាតូតនៃអាតូមកាបូន ក្រាហ្វីតគ្រីស្តាល់ខ្ពស់ទៅជាកាបូនអាម៉ូហ្វូសត្រូវតែដំណើរការ ក្រាហ្វីតសំយោគដែលមានរូបរាងផ្កាតែមួយគត់ទទួលបានអត្ថប្រយោជន៍ពីអាតូមអុកស៊ីសែន ប៉ុន្តែវិធីជាក់លាក់ដើម្បីជះឥទ្ធិពលដល់រចនាសម្ព័ន្ធណាណូម៉ែត្រក្រាហ្វីតគឺមិនច្បាស់លាស់ទេ ដូចជាអុកស៊ីសែនពីគ្រោងឆ្អឹងកាបូនបន្ទាប់ពីប្រតិកម្មកាតូតជាដើម។
បច្ចុប្បន្ននេះ ការស្រាវជ្រាវលើយន្តការនេះនៅតែស្ថិតក្នុងដំណាក់កាលដំបូងនៅឡើយ ហើយការស្រាវជ្រាវបន្ថែមទៀតគឺត្រូវការជាចាំបាច់។
១.៣ លក្ខណៈរូបវិទ្យានៃក្រាហ្វីតសំយោគ
វិធីសាស្ត្រ SEM ត្រូវបានប្រើដើម្បីសង្កេតមើលរូបរាងផ្ទៃមីក្រូទស្សន៍នៃក្រាហ្វីត វិធីសាស្ត្រ TEM ត្រូវបានប្រើដើម្បីសង្កេតមើលរូបរាងរចនាសម្ព័ន្ធតិចជាង 0.2 μm វិធីសាស្ត្រ XRD និងវិសាលគមរ៉ាម៉ាន គឺជាមធ្យោបាយដែលប្រើជាទូទៅបំផុតដើម្បីកំណត់លក្ខណៈមីក្រូរចនាសម្ព័ន្ធនៃក្រាហ្វីត វិធីសាស្ត្រ XRD ត្រូវបានប្រើដើម្បីកំណត់លក្ខណៈព័ត៌មានគ្រីស្តាល់នៃក្រាហ្វីត និងវិសាលគមរ៉ាម៉ានត្រូវបានប្រើដើម្បីកំណត់លក្ខណៈពិការភាព និងកម្រិតលំដាប់នៃក្រាហ្វីត។
មានរន្ធញើសជាច្រើននៅក្នុងក្រាហ្វីតដែលរៀបចំឡើងដោយប៉ូឡារីស្យុងកាតូតនៃអេឡិចត្រូលីសអំបិលរលាយ។ សម្រាប់វត្ថុធាតុដើមផ្សេងៗគ្នា ដូចជាអេឡិចត្រូលីសកាបូនខ្មៅ រចនាសម្ព័ន្ធណាណូដែលមានរន្ធញើសដូចផ្កាត្រូវបានទទួល។ ការវិភាគវិសាលគម XRD និងរ៉ាម៉ានត្រូវបានអនុវត្តលើកាបូនខ្មៅបន្ទាប់ពីអេឡិចត្រូលីស។
នៅសីតុណ្ហភាព 827 ℃ បន្ទាប់ពីត្រូវបានព្យាបាលដោយវ៉ុល 2.6V រយៈពេល 1 ម៉ោង រូបភាពវិសាលគមរ៉ាម៉ាននៃកាបូនខ្មៅគឺស្ទើរតែដូចគ្នាទៅនឹងក្រាហ្វីតពាណិជ្ជកម្ម។ បន្ទាប់ពីកាបូនខ្មៅត្រូវបានព្យាបាលដោយសីតុណ្ហភាពខុសៗគ្នា កំពូលលក្ខណៈក្រាហ្វីតមុតស្រួច (002) ត្រូវបានវាស់វែង។ កំពូលឌីផ្រាក់ស្យុង (002) តំណាងឱ្យកម្រិតនៃការតំរង់ទិសនៃស្រទាប់កាបូនអារ៉ូម៉ាទិចនៅក្នុងក្រាហ្វីត។
ស្រទាប់កាបូនកាន់តែមុតស្រួច វាកាន់តែមានទិសដៅ។
នៅក្នុងការពិសោធន៍ លោក ជូ បានប្រើធ្យូងថ្មកម្រិតទាបដែលបានបន្សុទ្ធជាកាតូត ហើយមីក្រូស្ត្រុកទ័រនៃផលិតផលក្រាហ្វីតត្រូវបានផ្លាស់ប្តូរពីរចនាសម្ព័ន្ធក្រាហ្វីតគ្រាប់ៗទៅជាក្រាហ្វីតធំ ហើយស្រទាប់ក្រាហ្វីតតឹងក៏ត្រូវបានគេសង្កេតឃើញនៅក្រោមមីក្រូទស្សន៍អេឡិចត្រុងបញ្ជូនល្បឿនលឿនផងដែរ។
នៅក្នុងវិសាលគមរ៉ាម៉ាន ជាមួយនឹងការផ្លាស់ប្តូរលក្ខខណ្ឌពិសោធន៍ តម្លៃ ID/Ig ក៏បានផ្លាស់ប្តូរផងដែរ។ នៅពេលដែលសីតុណ្ហភាពអេឡិចត្រូលីតគឺ 950 ℃ ពេលវេលាអេឡិចត្រូលីតគឺ 6 ម៉ោង និងវ៉ុលអេឡិចត្រូលីតគឺ 2.6V តម្លៃ ID/Ig ទាបបំផុតគឺ 0.3 និងកំពូល D គឺទាបជាងកំពូល G ច្រើន។ ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះ រូបរាងនៃកំពូល 2D ក៏តំណាងឱ្យការបង្កើតរចនាសម្ព័ន្ធក្រាហ្វីតដែលមានសណ្តាប់ធ្នាប់ខ្ពស់។
កំពូលឌីផ្រាក់ស្យុងមុតស្រួច (002) នៅក្នុងរូបភាព XRD ក៏បញ្ជាក់ពីការបំលែងធ្យូងថ្មដែលមានគុណភាពអន់ទៅជាក្រាហ្វីតដែលមានគ្រីស្តាល់ខ្ពស់។
នៅក្នុងដំណើរការក្រាហ្វីតនីយកម្ម ការកើនឡើងនៃសីតុណ្ហភាព និងវ៉ុលនឹងដើរតួនាទីយ៉ាងសំខាន់ ប៉ុន្តែវ៉ុលខ្ពស់ពេកនឹងកាត់បន្ថយទិន្នផលក្រាហ្វីត ហើយសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ពេក ឬពេលវេលាក្រាហ្វីតនីយកម្មយូរពេកនឹងនាំឱ្យខ្ជះខ្ជាយធនធាន ដូច្នេះសម្រាប់សម្ភារៈកាបូនផ្សេងៗគ្នា វាមានសារៈសំខាន់ជាពិសេសក្នុងការស្វែងយល់ពីលក្ខខណ្ឌអេឡិចត្រូលីតសមស្របបំផុត ហើយក៏ជាការផ្តោតអារម្មណ៍ និងការលំបាកផងដែរ។
រចនាសម្ព័ន្ធណាណូដែលមានរាងដូចផ្កានេះមានលក្ខណៈសម្បត្តិអេឡិចត្រូគីមីដ៏ល្អឥតខ្ចោះ។ រន្ធញើសមួយចំនួនធំអនុញ្ញាតឱ្យអ៊ីយ៉ុងត្រូវបានបញ្ចូល/បង្កប់យ៉ាងឆាប់រហ័ស ដែលផ្តល់នូវសម្ភារៈកាតូតដែលមានគុណភាពខ្ពស់សម្រាប់ថ្ម។ល។ ដូច្នេះ វិធីសាស្ត្រអេឡិចត្រូគីមីនៃក្រាហ្វីទីសគឺជាវិធីសាស្ត្រក្រាហ្វីទីសដែលមានសក្តានុពលខ្លាំង។
វិធីសាស្ត្រអេឡិចត្រូតអំបិលរលាយ
២.១ ការដាក់បញ្ចូលកាបូនឌីអុកស៊ីតដោយអគ្គិសនី
ក្នុងនាមជាឧស្ម័នផ្ទះកញ្ចក់ដ៏សំខាន់បំផុត ឧស្ម័ន CO2 ក៏ជាធនធានកកើតឡើងវិញដែលមិនពុល គ្មានគ្រោះថ្នាក់ ថោក និងងាយស្រួលរកផងដែរ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ កាបូននៅក្នុងឧស្ម័ន CO2 ស្ថិតនៅក្នុងស្ថានភាពអុកស៊ីតកម្មខ្ពស់បំផុត ដូច្នេះឧស្ម័ន CO2 មានស្ថេរភាពទែរម៉ូឌីណាមិកខ្ពស់ ដែលធ្វើឱ្យវាពិបាកក្នុងការប្រើប្រាស់ឡើងវិញ។
ការស្រាវជ្រាវដំបូងបំផុតលើការដាក់អេឡិចត្រូត CO2 អាចតាមដានត្រឡប់ទៅទសវត្សរ៍ឆ្នាំ 1960។ Ingram និងក្រុមការងារ បានរៀបចំកាបូនលើអេឡិចត្រូតមាសដោយជោគជ័យនៅក្នុងប្រព័ន្ធអំបិលរលាយនៃ Li2CO3-Na2CO3-K2CO3។
Van និងក្រុមការងារបានចង្អុលបង្ហាញថា ម្សៅកាបូនដែលទទួលបាននៅសក្តានុពលកាត់បន្ថយផ្សេងៗគ្នាមានរចនាសម្ព័ន្ធខុសៗគ្នា រួមមានក្រាហ្វីត កាបូនអាម៉ូហ្វូស និងសរសៃណាណូកាបូន។
ដោយអំបិលរលាយដើម្បីចាប់យក CO2 និងវិធីសាស្ត្ររៀបចំសម្ភារៈកាបូនបានជោគជ័យ បន្ទាប់ពីរយៈពេលស្រាវជ្រាវដ៏យូរ អ្នកប្រាជ្ញបានផ្តោតលើយន្តការបង្កើតការដាក់កាបូន និងឥទ្ធិពលនៃលក្ខខណ្ឌអេឡិចត្រូលីសលើផលិតផលចុងក្រោយ ដែលរួមមានសីតុណ្ហភាពអេឡិចត្រូលីត វ៉ុលអេឡិចត្រូលីត និងសមាសធាតុអំបិលរលាយ និងអេឡិចត្រូតជាដើម ការរៀបចំសម្ភារៈក្រាហ្វីតដែលមានដំណើរការខ្ពស់សម្រាប់ការដាក់ឧស្ម័ន CO2 ដោយអេឡិចត្រូលីតបានដាក់គ្រឹះរឹងមាំ។
តាមរយៈការផ្លាស់ប្តូរអេឡិចត្រូលីត និងការប្រើប្រាស់ប្រព័ន្ធអំបិលរលាយដែលមានមូលដ្ឋានលើ CaCl2 ជាមួយនឹងប្រសិទ្ធភាពចាប់យក CO2 ខ្ពស់ជាង Hu និងក្រុមការងារ បានរៀបចំក្រាហ្វីនដោយជោគជ័យជាមួយនឹងកម្រិតក្រាហ្វីតកម្មខ្ពស់ និងបំពង់ណាណូកាបូន និងរចនាសម្ព័ន្ធណាណូក្រាហ្វីតផ្សេងទៀត ដោយសិក្សាពីលក្ខខណ្ឌអេឡិចត្រូលីតដូចជាសីតុណ្ហភាពអេឡិចត្រូលីស សមាសធាតុអេឡិចត្រូត និងសមាសធាតុអំបិលរលាយ។
បើប្រៀបធៀបជាមួយប្រព័ន្ធកាបូន CaCl2 មានគុណសម្បត្តិនៃតម្លៃថោក និងងាយស្រួលទទួលបាន មានចរន្តអគ្គិសនីខ្ពស់ ងាយរលាយក្នុងទឹក និងរលាយខ្ពស់នៃអ៊ីយ៉ុងអុកស៊ីសែន ដែលផ្តល់នូវលក្ខខណ្ឌទ្រឹស្តីសម្រាប់ការបំប្លែង CO2 ទៅជាផលិតផលក្រាហ្វីតដែលមានតម្លៃបន្ថែមខ្ពស់។
២.២ យន្តការផ្លាស់ប្តូរ
ការរៀបចំសម្ភារៈកាបូនដែលមានតម្លៃបន្ថែមខ្ពស់ដោយអេឡិចត្រូដប៉ូស៊ីស្តង់ CO2 ពីអំបិលរលាយភាគច្រើនរួមបញ្ចូលការចាប់យក CO2 និងការកាត់បន្ថយដោយប្រយោល។ ការចាប់យក CO2 ត្រូវបានបញ្ចប់ដោយ O2- សេរីនៅក្នុងអំបិលរលាយ ដូចបង្ហាញក្នុងសមីការ (1)៖
CO2+O2-→CO3 2- (1)
បច្ចុប្បន្ននេះ យន្តការប្រតិកម្មកាត់បន្ថយដោយប្រយោលចំនួនបីត្រូវបានស្នើឡើង៖ ប្រតិកម្មមួយជំហាន ប្រតិកម្មពីរជំហាន និងយន្តការប្រតិកម្មកាត់បន្ថយលោហៈ។
យន្តការប្រតិកម្មមួយជំហានត្រូវបានស្នើឡើងដំបូងដោយ Ingram ដូចបង្ហាញក្នុងសមីការ (2):
CO3 2-+ 4E – →C+3O2- (2)
យន្តការប្រតិកម្មពីរជំហានត្រូវបានស្នើឡើងដោយ Borucka et al., ដូចបង្ហាញក្នុងសមីការ (3-4):
CO3 2-+ 2E – → CO2 2-+O2- (3)
CO2 2-+ 2E – →C+2O2- (4)
យន្តការនៃប្រតិកម្មកាត់បន្ថយលោហៈត្រូវបានស្នើឡើងដោយ Deanhardt et al. ពួកគេជឿថាអ៊ីយ៉ុងលោហៈត្រូវបានកាត់បន្ថយទៅជាលោហៈនៅក្នុងកាតូតជាមុនសិន ហើយបន្ទាប់មកលោហៈត្រូវបានកាត់បន្ថយទៅជាអ៊ីយ៉ុងកាបូណាត ដូចបង្ហាញក្នុងសមីការ (5~6):
M- + E – → M (5)
៤ ម៉ែត្រ + M2CO3 – > C + ៣ ម៉ែត្រ (៦)
បច្ចុប្បន្ននេះ យន្តការប្រតិកម្មមួយជំហានត្រូវបានទទួលយកជាទូទៅនៅក្នុងអក្សរសិល្ប៍ដែលមានស្រាប់។
Yin និងក្រុមការងារ បានសិក្សាអំពីប្រព័ន្ធកាបូណាត Li-Na-K ដោយប្រើនីកែលជាកាតូត សំណប៉ាហាំងឌីអុកស៊ីតជាអាណូត និងខ្សែប្រាក់ជាអេឡិចត្រូតយោង ហើយទទួលបានតួលេខសាកល្បងវល្លិ៍រង្វង់ក្នុងរូបភាពទី 2 (អត្រាស្កេន 100 mV/s) នៅកាតូតនីកែល ហើយបានរកឃើញថា មានកំពូលកាត់បន្ថយតែមួយប៉ុណ្ណោះ (នៅ -2.0V) ក្នុងការស្កេនអវិជ្ជមាន។
ដូច្នេះអាចសន្និដ្ឋានបានថា មានប្រតិកម្មតែមួយប៉ុណ្ណោះដែលកើតឡើងក្នុងអំឡុងពេលកាត់បន្ថយកាបូន។
ហ្គាវ និងក្រុមរបស់គាត់បានទទួលវល្លិ៍រង្វង់ដូចគ្នានៅក្នុងប្រព័ន្ធកាបូណាតដូចគ្នា។
Ge និងក្រុមការងារបានប្រើអាណូតអសកម្ម និងកាតូតទុងស្តែន ដើម្បីចាប់យក CO2 នៅក្នុងប្រព័ន្ធ LiCl-Li2CO3 ហើយទទួលបានរូបភាពស្រដៀងគ្នា ហើយមានតែកំពូលកាត់បន្ថយនៃការដាក់កាបូនប៉ុណ្ណោះដែលបានលេចឡើងនៅក្នុងការស្កេនអវិជ្ជមាន។
នៅក្នុងប្រព័ន្ធអំបិលរលាយនៃលោហៈអាល់កាឡាំង លោហៈអាល់កាឡាំង និង CO នឹងត្រូវបានបង្កើតឡើង ខណៈពេលដែលកាបូនត្រូវបានដាក់ដោយកាតូត។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ដោយសារតែលក្ខខណ្ឌទែរម៉ូឌីណាមិកនៃប្រតិកម្មដាក់កាបូនទាបជាងនៅសីតុណ្ហភាពទាបជាង មានតែការកាត់បន្ថយកាបូនទៅជាកាបូនប៉ុណ្ណោះដែលអាចត្រូវបានរកឃើញនៅក្នុងការពិសោធន៍។
២.៣ ការចាប់យក CO2 ដោយអំបិលរលាយដើម្បីរៀបចំផលិតផលក្រាហ្វីត
សម្ភារៈណាណូក្រាហ្វីតដែលមានតម្លៃបន្ថែមខ្ពស់ដូចជា ក្រាហ្វីន និងបំពង់ណាណូកាបូនអាចត្រូវបានរៀបចំដោយអេឡិចត្រូតប៉ូស៊ីស្តង់ CO2 ពីអំបិលរលាយដោយការគ្រប់គ្រងលក្ខខណ្ឌពិសោធន៍។ លោក Hu និងក្រុមការងារបានប្រើដែកអ៊ីណុកជាកាតូតនៅក្នុងប្រព័ន្ធអំបិលរលាយ CaCl2-NaCl-CaO ហើយត្រូវបានអេឡិចត្រូលីសរយៈពេល 4 ម៉ោងក្រោមលក្ខខណ្ឌវ៉ុលថេរ 2.6V នៅសីតុណ្ហភាពផ្សេងៗគ្នា។
អរគុណចំពោះកាតាលីករនៃជាតិដែក និងឥទ្ធិពលផ្ទុះនៃ CO រវាងស្រទាប់ក្រាហ្វីត ក្រាហ្វីនត្រូវបានរកឃើញនៅលើផ្ទៃកាតូត។ ដំណើរការរៀបចំក្រាហ្វីនត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 3។
រូបភាព
ការសិក្សាក្រោយៗទៀតបានបន្ថែម Li2SO4 ដោយផ្អែកលើប្រព័ន្ធអំបិលរលាយ CaCl2-NaClCaO ដែលមានសីតុណ្ហភាពអេឡិចត្រូលីសគឺ 625 ℃ បន្ទាប់ពីអេឡិចត្រូលីស 4 ម៉ោង នៅពេលជាមួយគ្នានេះនៅក្នុងការដាក់កាបូនដោយកាតូត graphene និងបំពង់ណាណូកាបូន ការសិក្សាបានរកឃើញថា Li+ និង SO42- នាំមកនូវផលប៉ះពាល់ជាវិជ្ជមានដល់ការក្រាហ្វីត។
ស្ពាន់ធ័រក៏ត្រូវបានបញ្ចូលទៅក្នុងតួកាបូនដោយជោគជ័យផងដែរ ហើយសន្លឹកក្រាហ្វីតស្តើងបំផុត និងកាបូនដែលមានសរសៃអាចទទួលបានដោយការគ្រប់គ្រងលក្ខខណ្ឌអេឡិចត្រូលីត។
សីតុណ្ហភាពអេឡិចត្រូលីតខ្ពស់ និងទាបនៃសម្ភារៈដូចជា graphene គឺមានសារៈសំខាន់ណាស់ នៅពេលដែលសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ជាង 800 ℃ វាងាយស្រួលក្នុងការបង្កើត CO2 ជំនួសឱ្យកាបូន ហើយស្ទើរតែគ្មានការដាក់កាបូននៅពេលខ្ពស់ជាង 950 ℃ ដូច្នេះការគ្រប់គ្រងសីតុណ្ហភាពគឺមានសារៈសំខាន់ខ្លាំងណាស់ក្នុងការផលិត graphene និងបំពង់ណាណូកាបូន និងស្តារតម្រូវការដាក់កាបូនឡើងវិញនូវភាពស៊ីសង្វាក់គ្នានៃប្រតិកម្ម CO2 ដើម្បីធានាថា cathode ដើម្បីបង្កើត graphene ដែលមានស្ថេរភាព។
ស្នាដៃទាំងនេះផ្តល់នូវវិធីសាស្រ្តថ្មីមួយសម្រាប់ការរៀបចំផលិតផលណាណូក្រាហ្វីតដោយ CO2 ដែលមានសារៈសំខាន់យ៉ាងខ្លាំងសម្រាប់ដំណោះស្រាយនៃឧស្ម័នផ្ទះកញ្ចក់ និងការរៀបចំក្រាហ្វីន។
៣. សេចក្តីសង្ខេប និងទស្សនវិស័យ
ជាមួយនឹងការអភិវឌ្ឍយ៉ាងឆាប់រហ័សនៃឧស្សាហកម្មថាមពលថ្មី ក្រាហ្វីតធម្មជាតិមិនអាចបំពេញតម្រូវការបច្ចុប្បន្នបានទេ ហើយក្រាហ្វីតសិប្បនិម្មិតមានលក្ខណៈសម្បត្តិរូបវន្ត និងគីមីល្អជាងក្រាហ្វីតធម្មជាតិ ដូច្នេះការកែច្នៃក្រាហ្វីតដែលមានតម្លៃថោក មានប្រសិទ្ធភាព និងមិនប៉ះពាល់ដល់បរិស្ថានគឺជាគោលដៅរយៈពេលវែង។
វិធីសាស្ត្រអេឡិចត្រូគីមីនៃការធ្វើក្រាហ្វីតនៅក្នុងវត្ថុធាតុដើមរឹង និងឧស្ម័នដោយប្រើវិធីសាស្ត្រប៉ូឡារីស្យុងកាតូត និងការដាក់អេឡិចត្រូគីមីទទួលបានជោគជ័យក្នុងការផលិតក្រាហ្វីតដែលមានតម្លៃបន្ថែមខ្ពស់ បើប្រៀបធៀបទៅនឹងវិធីសាស្ត្រប្រពៃណីនៃការធ្វើក្រាហ្វីត វិធីសាស្ត្រអេឡិចត្រូគីមីមានប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់ ការប្រើប្រាស់ថាមពលទាប ការការពារបរិស្ថានបៃតង សម្រាប់សម្ភារៈតូចៗដែលមានកំណត់ដោយសម្ភារៈជ្រើសរើសក្នុងពេលតែមួយ អាស្រ័យលើលក្ខខណ្ឌអេឡិចត្រូលីសផ្សេងៗគ្នា អាចត្រូវបានរៀបចំនៅរចនាសម្ព័ន្ធក្រាហ្វីតផ្សេងៗគ្នា។
វាផ្តល់នូវមធ្យោបាយដ៏មានប្រសិទ្ធភាពមួយសម្រាប់កាបូនអសណ្ឋាន និងឧស្ម័នផ្ទះកញ្ចក់គ្រប់ប្រភេទ ដើម្បីបំលែងទៅជាវត្ថុធាតុក្រាហ្វីតដែលមានរចនាសម្ព័ន្ធណាណូដ៏មានតម្លៃ និងមានទស្សនវិស័យល្អក្នុងការអនុវត្ត។
បច្ចុប្បន្ននេះ បច្ចេកវិទ្យានេះស្ថិតនៅក្នុងដំណាក់កាលដំបូងរបស់វា។ មានការសិក្សាតិចតួចណាស់លើការបង្កើតក្រាហ្វីតដោយវិធីសាស្ត្រអេឡិចត្រូគីមី ហើយនៅតែមានដំណើរការជាច្រើនដែលមិនអាចដឹងបាន។ ដូច្នេះ ចាំបាច់ត្រូវចាប់ផ្តើមពីវត្ថុធាតុដើម និងធ្វើការសិក្សាដ៏ទូលំទូលាយ និងជាប្រព័ន្ធលើកាបូនអរូបីផ្សេងៗ ហើយក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះ ស្វែងយល់ពីទែរម៉ូឌីណាមិក និងឌីណាមិកនៃការបំលែងក្រាហ្វីតក្នុងកម្រិតកាន់តែស៊ីជម្រៅ។
ទាំងនេះមានសារៈសំខាន់យ៉ាងខ្លាំងសម្រាប់ការអភិវឌ្ឍនាពេលអនាគតនៃឧស្សាហកម្មក្រាហ្វីត។
ពេលវេលាបង្ហោះ៖ ថ្ងៃទី ១០ ខែឧសភា ឆ្នាំ ២០២១