Солнечный к топливной системе перерабатывает CO2, чтобы сделать этанол и этилен: Эффективное, приведенное в действие светом производство топлива через искусственный фотосинтез

Много систем успешно уменьшили углекислый газ до химического и топливных предшественников, таких как угарный газ или соединение угарного газа и водорода, известного как синтетический газ. Эта новая работа, описанная в исследовании, опубликованном в энергии журнала и Науке об окружающей среде, первая, чтобы успешно продемонстрировать подход попытки от углекислого газа непосредственно предназначаться для продуктов, а именно, этанол и этилен, в энергетических конверсионных полезных действиях, конкурирующих с естественными копиями.

Исследователи сделали это, оптимизировав каждый компонент фотогальваническо-электрохимической системы, чтобы уменьшить потерю напряжения и создав новые материалы, когда существующие не были достаточны.«Это – увлекательное развитие», сказал научный руководитель исследования Джоэл Аджер, ученый Berkeley Lab с совместными назначениями в Материаловедении и Химических Научных подразделениях. «Как повышение атмосферных уровней CO2 изменяют климат Земли, потребность развивать стабильные источники власти стала все более и более срочной.

Наша работа здесь показывает, что у нас есть вероятный путь к созданию топлива непосредственно от солнечного света».Тот путь солнца к топливу среди основных целей Совместного Центра Искусственного Фотосинтеза (JCAP), энергетический Инновационный Центр САМКИ, установленный в 2010, чтобы продвинуть солнечное топливное исследование.

Исследование проводилось в кампусе Berkeley Lab JCAP.Начальный центр исследования JCAP занимался эффективным разделением воды в процессе фотосинтеза.

В основном достигнув той задачи, используя несколько типов устройств, ученые JCAP, делающие солнечно ведомый сокращением углекислого газа, начали нацеливаться на достижение полезных действий, подобных продемонстрированным для водного разделения, которое, как полагают многие, было следующей сложной задачей в искусственном фотосинтезе.Другая исследовательская группа в Berkeley Lab занимается этой проблемой, сосредотачиваясь на определенном компоненте в фотогальваническо-электрохимической системе.

В исследовании, опубликованном сегодня, они описывают новый катализатор, который может достигнуть углекислого газа к мультиуглеродному преобразованию, используя рекордно низкие исходные данные энергии.Не только в течение полудняДля этого исследования JCAP исследователи спроектировали полную систему, чтобы работать в разное время дня, не только на уровне энергии света освещения с 1 солнцем, которое эквивалентно пику яркости в расцвет в солнечный день. Они изменили яркость источника света, чтобы показать, что система осталась эффективной даже при слабом освещении условия.

Когда исследователи соединили электроды с кремниевыми фотогальваническими клетками, они достигли солнечных конверсионных полезных действий 3 – 4 процентов для 0,35 к освещению с 1 солнцем. Изменение конфигурации к высокоэффективной, тандемной солнечной батарее, связанной в тандеме, привело к конверсионной эффективности углеводородам и окисляет чрезмерные 5 процентов в освещении с 1 солнцем.«Мы действительно немного танцевали в лаборатории, когда мы достигли 5 процентов», сказал Аджер, который также держит назначение адъюнкт-профессором в Материаловедении УКА Беркли и Техническом Отделе.

Среди новых компонентов, развитых исследователями, медно-серебряный нанокоралловый катод, который уменьшает углекислый газ до углеводородов и окисляет, и иридиевый анод нанотрубки окиси, который окисляет воду и создает кислород.«Хорошая особенность нанокоралла – то, что, как заводы, он может сделать целевые продукты по широкому спектру условий, и это очень стабильно», сказал Аджер.Исследователи характеризовали материалы в Национальном Центре Электронной Микроскопии на Молекулярном Литейном заводе, Офисе САМКИ Научного Пользовательского Средства на Berkeley Lab.

Результаты помогли им понять, как металлы функционировали в биметаллическом катоде. Определенно, они узнали, что серебро помогает в сокращении углекислого газа к угарному газу, в то время как медь берет оттуда, чтобы уменьшить угарный газ далее до углеводородов и alcohols.

Поиск лучше, низкоэнергетические распадыПоскольку углекислый газ – упрямо стабильная молекула, разбивание его, как правило, включает значительный вход энергии.«Сокращение CO2 к конечному продукту углеводорода как этанол или этилен может взять до 5 В, начать заканчиваться», сказал автор лидерства исследования Гурудаял, постдокторант в Berkeley Lab. «Наша система уменьшила это наполовину, поддерживая селективность продуктов».

В частности, электроды работали хорошо в воде, нейтральной окружающей среде pH.«Исследовательские группы, работающие над анодами главным образом, делают настолько использующие щелочные условия, так как аноды, как правило, требуют высокой окружающей среды pH, которая не идеальна для растворимости CO2», сказал Гурудаял. «Очень трудно найти анод, который работает в нейтральных условиях».

Исследователи настроили анод, вырастив иридиевые нанотрубки окиси на цинковой поверхности окиси, чтобы создать более однородную площадь поверхности, чтобы лучше поддержать химические реакции.«Работая через каждый шаг так тщательно, эти исследователи продемонстрировали уровень работы и эффективности, что люди не думали, было возможно в этом пункте», сказала химик Berkeley Lab Фрэнсис Ху, заместитель директора JCAP Интеграции Науки и Исследования, который не был частью исследования. «Это – большой шаг вперед в дизайне устройств для эффективного сокращения CO2 и тестирования новых материалов, и это служит ясной основой для будущего продвижения полностью интегрированных солнечно ведомых устройств сокращения CO2».


5 комментариев к “Солнечный к топливной системе перерабатывает CO2, чтобы сделать этанол и этилен: Эффективное, приведенное в действие светом производство топлива через искусственный фотосинтез”

  1. Филатов Игорь Тарасович

    все за подданством Мордора!. Что нужно помнить о реалиях простолюдин Тюрьмы Народов? трем пермякам за критику власти в виде чучела Самодержца грозит срок на 7 лет (уголовка тянется уже около года); в Краснодарском крае рабсиянский подросток-сирота в селе чуть не получил 4 года колонии за нарушения правил сбора баринского валежника в виде валяющегося сухостоя на тропинке в школу

  2. Кулактина Алина

    Копейки. Это он типа кошелек у коллеги вытащил?

  3. опять колуи барские за шмотками на "Барабаху" заехали и напаскудили попутно ;(

  4. Золотухин Павел

    местными тепличными китайскими помидорами?? 🙂

Комментарии закрыты.