عناصر شیمیایی قسمت دوم

1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (1 votes, average: 4٫00 out of 5)
Loading...
  • تاریخ انتشار : 2019/10/31

عناصر شیمیایی به گفته کارشناسان نشانه های ایجاد یک جهان پایدار تر هستند 150 سال است که مندلیف جدول تناوبی عناصر شیمیایی را در یک نشریه ارائه کرده است. در آن زمان فقط 63 مورد از 118 عنصر شناخته شده امروز پر شده بود. اما با پیش بینی دقیق، مندلیف این 63 مدخل را به گونه ای قرار داده بود که شکاف هایی در PSE وجود داشته باشد. عناصر شیمیایی کشف شده بعداً بدون هیچ مشکلی در اینها جا می گیرند. به عنوان مثال، مندلیف به طور صحیح عناصر شیمیایی گالیم، اسکاندیم و ژرمانیم را با PSE خود پیش بینی کرد.

باتری های جامد باتری های قابل شارژ پلیمری و شیشه ای

مشکل: سیستم های قدرتمند ذخیره سازی نیرو برای پیشبرد انقلاب انرژی لازم است. این تنها راه برای اجرای موثر تحرک برقی و منبع تغذیه غیر متمرکز است. باتری های لیتیوم یونی در حال حاضر استاندارد هستند. اما آنها سنگین هستند و خطر نشت مایعات شیمیایی و الکترولیتی مضر و قابل احتراق در محیط زیست را در صورت بروز حادثه به خطر می اندازند.

هدف: در قرن نوزدهم، مایکل فارادی ایده ای را برای باتری ارائه داد که کاملاً از ماده جامد تشکیل شده بود و دیگر نیازی به الکترولیت مایع نیست.

راه حل: امروزه در زمینه باتری های جامد پیش از این پیشرفت های اولیه انجام شده است. به عنوان مثال، مدل هایی با الکترولیت شیشه ای توسط جان گودنف، یکی از همكاران سازنده باتری های لیتیوم یونی ارائه شده است كه امروزه به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد. باتری های مبتنی بر پلیمر نیز آن را به تولید رسانده اند. سیستم های جدید باتری شیمیایی هنوز بسیار گران هستند و در حال حاضر هیچ رقابت اقتصادی با راه حل های تعیین شده وجود ندارد. در دراز مدت، آنها قبلاً امتیاز کسب می کنند، زیرا از باتری های لیتیوم یونی سبک تر هستند، از چگالی ذخیره بالاتری برخوردار هستند و حتی در دماهای بالا عملکرد خوبی دارند. با این وجود، تحقیقات بیشتر چندین ساله برای بیشتر برنامه ها لازم است.

جریان گرفتن صحیح واکنش های عناصر شیمیایی

مشکل: صنایع شیمیایی مقادیر زیادی از مواد خطرناک را تبدیل می کنند. این خطر رهایی از محیط را به همراه دارد، خصوصاً هنگام جابجایی بین دو دسته هنگام سوخت گیری دیگهای بخار شیمیایی.

هدف: برای عناصر شیمیایی پایدار با مصرف مسئولانه مواد شیمیایی فرآیندهای جدید مورد نیاز است. به ویژه، خطر آلودگی باید تا حد امکان کاهش یابد.

راه حل: به جای اجرای واکنش در دیگهای دسته ای، واکنش جریان از طریق راکتور خام می تواند یک جایگزین بی خطر باشد. این اغلب سریعتر و ساده تر است و مهمتر از همه، خطر کمتری در تماس با مواد خطرناک مورد استفاده (سیستم بسته) وجود دارد. واکنشهای جریان در حال حاضر به طور فزاینده ای در صنعت رایج می شوند. به عنوان مثال، مرک با استفاده از فرآیند جریان از طریق پیش ساز داروی آلزایمر تولید می کند. و شرکت دارویی Pfizer حداکثر تا 1500 شرایط واکنش در روز را در یک راکتور جریانی تجزیه و تحلیل می کند. این فناوری مطمئناً در آینده نیز گسترده تر خواهد شد.

عناصر شيميايي

عناصر شيميايي

اکستروژن واکنشی شیمیایی یک راه حل بی حل

مشکل: بخش بزرگی از واکنشهای شیمیایی در محلول رخ می دهد. از حلال های آلی که هنگام رها شدن برای محیط زیست و برای انسان و حیوان مضر هستند، اغلب استفاده می شود.

هدف: هرچه واکنش های بیشتری بدون حلال های سمی انجام شود، این برای شیمی پایدار بهتر است.

راه حل: یک روش این است که به طور کامل با حلال ها جدا شود. در عوض، به ماده واکنش دهنده اجازه داده می شود در اکسترودر با یکدیگر واکنش نشان دهند. فرآیندهای واکنش موجود باید کاملاً طراحی مجدد شوند زیرا صنعت شیمیایی اساساً برای واکنش در محلول طراحی شده است. فناوری اکستروژن در حال حاضر در مقیاس آزمایشگاهی مورد استفاده قرار می گیرد. به عنوان مثال، داستانهای موفقیت از شرکت بیوتکنولوژی Amgen وجود دارد که موفق شده است به اصطلاح کریستالهای مشترک را برای درمان دردهای مزمن در مقیاس صد گرم سنتز کند. و توسط محققان بریتانیایی که با استفاده از اکستروژن شبکه های آلی فلزی (MOF) را سنتز کرده اند. اما مقیاس رسیدن به فرآیندهای صنعتی هنوز یک چالش برای آینده است.

MOF برای تولید آب آشامیدنی اسفنج فلزی در برابر کمبود آب

مشکل: براساس گزارش های سازمان ملل، حدود 40٪ از جمعیت جهان تحت تأثیر کمبود آب هستند و روند رو به افزایش است. علاوه بر این، از هر ده نفر سه نفر حتی نباید به منابع آب سالم دسترسی داشته باشند.

هدف: به ویژه با توجه به افزایش دمای متوسط به دلیل تغییرات آب و هوایی، ایجاد راه های جدید تصفیه آب آشامیدنی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. همچنین مناطق خشک باید دارای آب آشامیدنی کافی باشد.

راه حل: یک روش شبکه های ارگانی فلزی (MOF) است. امروزه اینها برای فیلتر کردن مولکولهای خاص از گازها استفاده می شوند. با این وجود علاوه بر تصفیه گاز، زمینه کاربرد دیگری نیز دارند: آنها برای جمع آوری آب از هوا و جذب آن مانند اسفنج پتانسیل بسیار خوبی دارند. عمر یاگی، استاد مواد شیمیایی در دانشگاه کالیفرنیا در برکلی، در کار خود توضیح داده است که MOF ها حتی می توانند از طریق هوای خشک بیابانی غنی شده آب را غنی کنند و فقط دوباره آن را از طریق انرژی نور خورشید آزاد می کنند. هدف دستیابی به 2.8 لیتر آب به ازای هر کیلوگرم MOF در یک روز و در حدود 20٪ رطوبت است.