Широко используемый газ, который в настоящее время производится из ископаемых видов топлива, вместо этого может быть изготовлен с помощью "искусственного листа", который использует только солнечный свет, углекислый газ и воду и который в конечном итоге может быть использован для разработки устойчивой жидкой альтернативы бензину.

Углеродно-нейтральное устройство устанавливает новый ориентир в области солнечного топлива, после того как исследователи из Кембриджского университета продемонстрировали, что оно может непосредственно производить газ-называемый сингаз-устойчивым и простым способом.

Вместо того, чтобы работать на ископаемом топливе, искусственный лист питается от солнечного света, хотя он по-прежнему эффективно работает в пасмурные и пасмурные дни. И в отличие от современных промышленных процессов получения синтез-газа, лист не выделяет в атмосферу никакой дополнительной углекислоты. О результатах сообщается в материалах журнала Nature.

Синтез-газ в настоящее время производится из смеси водорода и монооксида углерода и используется для производства целого ряда сырьевых товаров, таких как топливо, фармацевтические препараты, пластмассы и удобрения.

"Вы, возможно, не слышали о самом syngas, но каждый день вы потребляете продукты, которые были созданы с его помощью. Быть в состоянии производить его устойчиво было бы критическим шагом в закрытии глобального углеродного цикла и создании устойчивой химической и топливной промышленности", - говорит профессор Эрвин Райснер из Химического факультета Кембриджа, который провел семь лет, работая над этой темой.

Изобретенное Райснером и его коллегами устройство вдохновлено фотосинтезом-естественным процессом, при котором растения используют энергию солнечного света для превращения углекислого газа в пищу.

На искусственном листе два световых поглотителя, подобные молекулам в растениях, которые собирают солнечный свет, объединены с катализатором, изготовленным из естественно обильного элемента кобальта.

Когда прибор погружен в воду, один светлый амортизатор использует катализатор для произведения кислорода. Другой осуществляет химическую реакцию, которая превращает углекислый газ и воду в монооксид углерода и водород, образуя смесь синтез-газа.

В качестве дополнительного бонуса исследователи обнаружили, что их поглотители света работают даже при низком уровне солнечного света в дождливый или пасмурный день.

"Это означает, что вы не ограничиваетесь использованием этой технологии только в теплых странах или только эксплуатируете процесс в летние месяцы", - сказал аспирант Вергилий Андрей. -Вы можете пользоваться им с рассвета до заката, где угодно в мире."

 

Были также разработаны и другие устройства "искусственного листа", но они обычно производят только водород. Исследователи из Кембриджа говорят, что причина, по которой они смогли заставить их производить синтез-газ устойчиво, заключается в сочетании материалов и катализаторов, которые они использовали.

К ним относятся современные перовскитные светопоглотители, которые обеспечивают высокое фотоэлектрическое напряжение и электрический ток для питания химической реакции, при которой углекислый газ восстанавливается до монооксида углерода, в отличие от светопоглотителей, изготовленных из кремния или сенсибилизированных красителем материалов. Исследователи также использовали кобальт в качестве своего молекулярного катализатора, а не платину или серебро. Кобальт не только дешевле, но и лучше по производству монооксида углерода, чем другие катализаторы.

В настоящее время группа изучает пути использования их технологии для производства устойчивой жидкой топливной альтернативы бензину.

Синтез-газ уже используется в качестве строительного блока при производстве жидких видов топлива. "То, что мы хотели бы сделать дальше, вместо того, чтобы сначала делать синтез-газ, а затем конвертировать его в жидкое топливо, - это сделать жидкое топливо за один шаг из углекислого газа и воды", - сказал Рейснер.

Несмотря на значительные успехи, достигнутые в производстве электроэнергии из возобновляемых источников энергии, таких как энергия ветра и фотоэлектрика, Райснер говорит, что разработка синтетического бензина имеет жизненно важное значение, поскольку электричество в настоящее время может удовлетворить только около 25% от общего мирового спроса на энергию. "Существует большой спрос на жидкое топливо для обеспечения устойчивой работы тяжелого транспорта, судоходства и авиации", - сказал он.

"Мы стремимся к устойчивому созданию таких продуктов, как этанол, который легко может быть использован в качестве топлива". "Это сложно произвести его в один шаг от солнечного света, используя реакцию восстановления углекислого газа. Но мы уверены, что идем в правильном направлении, и что у нас есть правильные катализаторы, поэтому мы считаем, что мы сможем произвести устройство, которое сможет продемонстрировать этот процесс в ближайшем будущем."

.

Источник Истории:

Материалы предоставлены Кембриджским университетом . Оригинальная история распространяется по лицензии Creative Commons License . Примечание: содержание может быть отредактировано для стиля и длины.