Ученые создали процесс прямого синтеза этанола и этилена из углекислого газа

ГЛАВНАЯ / Новости технологий

Москва, 07.10.2022, 08:20:37, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

Ученые из Лаборатории Лоуренса Беркли использовали силу фотосинтеза для преобразования углекислого газа в топливо и спирты с эффективностью, намного превосходящей растения. Достижение знаменует собой важную веху в стремлении к устойчивым источникам топлива.

Многие системы успешно разлагают углекислый газ до химических и топливных прекурсоров, таких как монооксид углерода или смесь монооксида углерода и водорода, которые известны как синтез-газ. Эта новая работа впервые успешно продемонстрировала переход от двуокиси углерода непосредственно к целевым продуктам, а именно этанолу и этилену, при эффективности конверсии энергии, конкурирующей с естественными аналогами.

Схема превращения солнечного света в топливо

Схема солнечной электролизной ячейки, которая превращает углекислый газ в углеводородные и кислородсодержащие продукты с эффективностью, намного превышающей естественный фотосинтез.

Исследователи сделали это, оптимизировав каждый компонент фотогальванической электрохимической системы, чтобы уменьшить потери напряжения и создавая новые материалы, когда существующих оказалось недостаточно.

Первоначальным направлением исследований было решение эффективного разделения воды в процессе фотосинтеза. Исследовательская группа Беркли решила эту задачу, сосредоточившись на катализаторе фотогальванической электрохимической системы. Новый катализатор может обеспечить конверсию двуокиси углерода в полиуглерод с использованием рекордно низкой энергии.

Фотосинтез не только в полдень

Для этого исследователи разработали полную систему, работающую в разное время суток, а не только в ясный полдень. Они меняли яркость источника света, чтобы показать, что система остается эффективной даже в условиях низкой освещенности.

Когда исследователи связали электроды с фотоэлектрическими ячейками кремния, они получили эффективное преобразование солнечной энергии при освещении от 35% до 100% от яркости Солнца. Изменение конфигурации на высокопроизводительный тандемный солнечный элемент, обеспечило эффективность свыше 5% преобразования в углеводороды и оксигенаты.

Среди новых компонентов, разработанных исследователями, — медно-серебряный нанокоррозионный катод, который разлагает углекислый газ до углеводородов и оксигенатов, и анод из нанотрубки оксида иридия, который окисляет воду и создает кислород.

Стремясь к низкому энергопотреблению

Поскольку углекислый газ является устойчивой молекулой, ее разрушение обычно требует значительный вклад энергии. Новая система уменьшила энергию наполовину. Примечательно, что электроды хорошо работали в воде, нейтральной среде pH. Для этого пришлось изобрести анод, который работает в нейтральных условиях.

Исследователи получили такой анод, выращивая нанотрубки оксида иридия на оксиде цинка, чтобы создать более однородную площадь поверхности, лучше поддерживающую химические реакции.

«Это большой шаг вперед в разработке устройств для эффективного сокращения выбросов CO2 и тестирования новых материалов, и он обеспечивает четкую основу для будущего продвижения полностью интегрированных солнечных устройств для сокращения выбросов CO2», — говорит профессор Фрэнсис Хоул.

Подпишись на канал FTimes в Яндекс.Дзен

Комментарии

Ваше мнение

Это интересно