Сонячна батарея втягує CO2 і видає паливо з іншої сторони

Відтворення здатності рослин використовувати сонячне світло, щоб перетворювати вуглекислий газ в паливо, відоме як штучний фотосинтез, є одним з святих Граалів зелених досліджень в області енергетики, повідомляє gizmag.com.

Сонячна батарея перетворює атмосферний вуглекислий газ безпосередньо в синтез-газ, використовуючи світло для виробництва енергії

Дослідники тепер наблизились до цієї технології мрії, розвиваючи те, що вони описують, як змінююча-гру сонячна батарея, яка виробляє вуглеводневе паливо в лабораторії, з різноманітним використанням, починаючи від великомасштабного застосування на Землі до забезпечення електроенергії на Марсі.

Перспектива використання сонячного світла для живлення нашого енергоємного способу життя має достатню цінність сама по собі, але що, якщо ми могли б втягувати вуглекислий газ з атмосфери поки ми тут? Ця двоєдина екологічна панацеєя надихнула учених дивитися в більш зелене майбутнє, з штучним листям, гібридними енергетичними системами та інспированих-очима-комах фотоелектрохімічними клітинами, це всього лише кілька прикладів того, як ми просуваємося до досягнення цієї мети.

Вчені з Університету Чикаго штату Іллінойс працювали з новими видами хімічних речовин із новими типами властивостей, застосувавши певні зусилля вони вийшли на наступний рівень. Ключем, кажуть вони, є досліджння нового типу каталізатора, який може перетворити атмосферне CO2 в якісне паливо ефективним і недорогим способом.

У гонитві за цим, команда працювала з набором наноструктурованих сполук, які називаються перехідні метали Діхалькогеніди або TMDC. Це сталося з один TMDC, що зветься нанопластиною діселеніда вольфраму, який, в парі з водою і певною іонною рідиною в якості електроліту, працював в 1000 разів швидше, ніж дорогі метали, які як правило, використовуються в цих технологіях зменшення викидів CO2. Той факт, що це приблизно в 20 разів дешевше, також не завдавав особливого болю.

“Активні ділянки каталізатора отруїлися і окислилися”, говорить Амін Салехі-Кходжін, старший автор дослідження. “Поєднання води і іонної рідини робить співкаталізатор, який зберігає активні ділянки каталізатора у суворих умовах реакції відновлення”.

Амін Салехі-Кходжін (зліва), МСЗ доцент кафедри механічного та промислового будівництва, а також постдокторський дослідник Мухаммед Асад з їх проривом сонячних батарей

Сама сонячна батарея складається з двох тришовних кремнієвих фотогальванічних елементів  розмірами 18 см кв (2,8 в кв) для збору світла, з системою співкаталізатора на стороні катода і оксиду кобальту в фосфатному електроліті калію з боку анода.

Коли 100 Вт світла на квадратний метр потрапляє в клітину, приблизно також, як і проміні середньої інтенсивності вражають поверхню Землі, воно починає хімічну реакцію, де водень і газ окису вуглецю виробляються з катода. Вільні іони кисню і водню на аноді. Ця реакція створює синтез-газ або синтетичний газ, який може бути спалений як є або перетворений в дизельне палине та інші вуглеводневі палива.

За словами команди, сонячна батарея може бути адаптована до широкомасштабного використання як наприклад сонячні ферми, із меншими додатками. Одного разу, вона навіть може забезпечити живлення на Марсі, якщо там можна буде знайти воду, так як атмосфера планети в основному – вуглекислий газ.

“Новий сонячний елемент НЕ фотоелектричний – він фотосинтетичний”, говорить Салехі-Кходжін. “Замість того, щоб виробляти енергію за нестійким одностороннім маршрутом від викопного палива до парникового газу, тепер ми можемо повністю інвертувати процес і переробити атмосферний вуглець в паливо з використанням сонячного світла”.