Kutatók kifejlesztettek egy vezeték nélküli eszközt, amely tiszta üzemanyagot állít elő napfényből, szén-dioxidból és vízből

A kutatók egy olyan önálló eszközt fejlesztettek ki, amely a napfényt, a szén-dioxidot és a vizet szén-dioxid semleges üzemanyaggá alakítja ...

A kutatók egy olyan önálló eszközt fejlesztettek ki, amely a napfényt, a szén-dioxidot és a vizet szén-dioxid semleges üzemanyaggá alakítja anélkül, hogy további alkatrészekre vagy áramra lenne szükség.

A Cambridge-i Egyetem csapata által kifejlesztett eszköz jelentős lépés a mesterséges fotoszintézis elérése felé - ez a folyamat utánozza a növények azon képességét, hogy a napfényt energiává alakítsák át. Az eszköz egy fejlett "fotolemez" technológián alapul, és a napfényt, a szén-dioxidot és a vizet oxigénné és hangyasavvá alakítja, olyan tárolható üzemanyaggá, amelyet akár közvetlenül felhasználhatunk, akár hidrogénné alakíthatunk át.

A Nature Energy folyóiratban közölt eredmények új módszert jelentenek a szén-dioxid tiszta tüzelőanyaggá történő átalakítására. A vezeték nélküli eszközt fel lehet méretezni, és a naperőművekhez hasonló energia "farmokban" lehetne használni, így tiszta üzemanyagot állíthat elő napfény és víz felhasználásával. (1)

A napenergia összegyűjtése a szén-dioxid üzemanyaggá történő átalakítására ígéretes módja a szén-dioxid-kibocsátás csökkentésének és a fosszilis üzemanyagokról való áttérésnek. Kihívás azonban e tiszta üzemanyagok előállítása nem kívánt melléktermékek nélkül.

"Nehéz volt a mesterséges fotoszintézist magas fokú szelektivitással elérni, hogy a lehető legtöbb napfényt alakítsa át a kívánt üzemanyaggá, ahelyett, hogy sok hulladék maradna," - mondta Dr. Qian Wang, a tanulmány első szerzője és a Cambridge-i Egyetem Kémiai Tanszékének kutatója.

"Ezenkívül a gáz halmazállapotú tüzelőanyagok tárolása és a melléktermékek szétválasztása bonyolult lehet - el akarunk jutni odáig, hogy tisztán előállítsunk olyan folyékony üzemanyagot, amely könnyen tárolható és szállítható," - mondta Erwin Reisner professzor, a tanulmány vezető szerzője.

2019-ben a Reisner csoport kutatói kifejlesztettek egy "mesterséges levél" kialakításán alapuló napreaktort, amely a napfényt, a szén-dioxidot és a vizet is felhasználja az üzemanyag, az úgynevezett syngas előállításához. Az új technológia a műlevélhez hasonlóan néz ki és viselkedik, de másképpen működik és hangyasavat termel.

Míg a mesterséges levél napelemek alkotóelemeit használta, az új eszköz nem igényli ezeket az alkatrészeket, és kizárólag egy lapra ágyazott fotokatalizátorokra támaszkodik. A lapok félvezető porokból állnak, amelyeket nagy mennyiségben, egyszerűen és költséghatékonyan lehet előállítani.

Ezen túlmenően ez az új technológia robusztusabb és tisztább üzemanyagot állít elő, amely könnyebben tárolható és megmutatja az üzemanyag termékek széleskörű előállításának lehetőségét. A tesztegység mérete 20 négyzetcentiméter, de a kutatók szerint viszonylag egyszerűen fel lehet méretezni több négyzetméterre. Ezenkívül a hangyasavat fel lehet halmozni oldatban, és kémiailag átalakítható különböző típusú üzemanyagokká.

"Meglepődtünk, hogy milyen jól működik szelektivitás szempontjából - szinte semmilyen mellékterméket nem állít elő," - mondta Wang. "Néha a dolgok nem működnek olyan jól, mint amire az ember számít, de ez ritka eset volt, amikor valójában jobban működött."

A szén-dioxidot átalakító kobalt-alapú katalizátor könnyen elkészíthető és viszonylag stabil. Noha ezt a technológiát könnyebb lesz méretezni, mint a műlevelet, a hatékonyságot még javítani kell, mielőtt bármilyen kereskedelmi bevezetést fontolóra lehetne venni. A kutatók számos különböző katalizátorral kísérleteznek a stabilitás és a hatékonyság javítása érdekében.

A jelenlegi eredmények a Tokiói Egyetem professzorának, Kazunari Domennek, a tanulmány társszerzőjének csapatával együttműködésben jöttek létre.

A kutatók most a rendszer további optimalizálásán és a hatékonyság javításán dolgoznak. Ezenkívül más katalizátorokat is vizsgálnak, amelyek különböző napelemes üzemanyagok előállításához használhatók az eszközön.

"Reméljük, hogy ez a technológia előkészíti az utat a fenntartható és praktikus napelemes üzemanyagok előállítása felé," - mondta Reisner.

(1) - https://www.nature.com/articles/s41560-020-0
(2) - https://www.cam.ac.uk/research/news/wireless