طريقة لتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى مصدر طاقة قابلة للاستخدام.

وقد وجد الباحثون طريقة لتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى مصدر طاقة قابلة للاستخدام. ينتج عن احتراق الوقود الاحفوري في محطات توليد الطاقة ومحركات السيارات، فإن ثاني أكسيد الكربون تتراكم في الغلاف الجوي، وارتفاع درجة حرارة الكوكب. لكن الأشجار والنباتات الأخرى لا التقاط ببطء ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي، وتحويلها إلى السكريات التي تخزن الطاقة.

كما العلماء وصانعي السياسات في جميع أنحاء العالم في محاولة لمكافحة تزايد معدل تغير المناخ، فقد ركزت على المتهم الرئيسي: ثاني أكسيد الكربون.

ينتج عن احتراق الوقود الاحفوري في محطات توليد الطاقة ومحركات السيارات، فإن ثاني أكسيد الكربون تتراكم في الغلاف الجوي، وارتفاع درجة حرارة الكوكب. لكن الأشجار والنباتات الأخرى لا التقاط ببطء ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي، وتحويلها إلى السكريات التي تخزن الطاقة.

في دراسة جديدة من وزارة الخارجية الامريكية ارجون المختبر الوطني للطاقة وجامعة إلينوي في شيكاغو، وقد وجد الباحثون طريقة مشابهة لتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى مصدر طاقة قابلة للاستخدام باستخدام أشعة الشمس.

واحدة من التحديات الرئيسية للامتصاص ثاني أكسيد الكربون هو أنه نسبيا خامل كيميائيا. "، من تلقاء نفسه، فإنه من الصعب جدا لتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى شيء آخر"، وقال ارجون الكيميائي لاري كيرتس، مؤلف الدراسة.

لجعل ثاني أكسيد الكربون في شيء يمكن أن يكون وقود قابل للاستخدام، تحتاج كيرتس وزملاؤه إلى إيجاد حافز - مجمع خاص التي يمكن أن تجعل ثاني أكسيد الكربون يتفاعل بسهولة أكبر. عند تحويل ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي إلى السكر، وتستخدم النباتات حافزا العضوية يسمى إنزيم. استخدم الباحثون مركب معدني يسمى ثنائي سيلينيت التنغستن، التي صنعت في رقائق nanosized لتحقيق أقصى قدر من المساحة السطحية وفضح أطرافها على رد الفعل.

في حين تستخدم النباتات المحفزات لجعل السكر، استخدم الباحثون أرجون لهم لتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى غاز أول أكسيد الكربون. على الرغم من أن أول أكسيد الكربون هو أيضا أحد غازات الاحتباس الحراري، هو أكثر من ذلك بكثير رد الفعل من ثاني أكسيد الكربون والعلماء بالفعل سبل تحويل أول أكسيد الكربون إلى وقود قابل للاستخدام، مثل الميثانول. ""، شاقة "صنع الوقود من أول أكسيد الكربون وسائل السفر 'إلى أسفل" بقوة، في حين تحاول خلق مباشرة من ثاني أكسيد الكربون ما يعني الحاجة إلى الذهاب "، وقال ارجون الفيزيائي بيتر Zapol، مؤلف آخر من الدراسة.

على الرغم من أن رد فعل لتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى غاز أول أكسيد الكربون يختلف عن أي شيء موجود في الطبيعة، فإنه يتطلب نفس المدخلات الأساسية مثل التمثيل الضوئي. ؛ "، في تجربتنا، والمكونات هي نفسها، ولكن المنتج هو مختلف في عملية التمثيل الضوئي، والأشجار تحتاج الطاقة من الضوء والماء وثاني أكسيد الكربون من أجل انتاج وقود،" وقال كيرتس.

الإعداد للتفاعل مشابه بما فيه الكفاية لطبيعة أن فريق البحث تمكن لبناء "ورقة الاصطناعية" يمكن أن اكتمل بناء ثلاث خطوات للرد الطريق. في الخطوة الأولى، الفوتونات الواردة - تم تحويلها إلى أزواج من الإلكترونات سالبة الشحنة والمقابلة موجبة "الثقوب" أن ثم فصل عن بعضها البعض - حزم من الضوء. في الخطوة الثانية، والثقوب تتفاعل مع جزيئات الماء، وخلق البروتونات وجزيئات الأكسجين. وأخيرا، فإن البروتونات والإلكترونات وثاني أكسيد الكربون كل تتفاعل معا لإنشاء أول أكسيد الكربون والماء.

"، أن العثور على وسيلة اقتصادية لجعل الوقود الكيميائية أكثر قابلة لإعادة الاستخدام مع مساعدة من أشعة الشمس يمكن أن يكون لها تأثير كبير وحرق الكثير من أنواع مختلفة من المواد الهيدروكربونية - - مثل الفحم والنفط أو البنزين"، وقال Zapol.

وتحقيقا لهذا الهدف، وأظهرت الدراسة أيضا أن رد الفعل يحدث مع الحد الأدنى من الطاقة المفقودة - رد فعل فعال جدا. واضاف ان "رد فعل أقل كفاءة هو، وارتفاع تكلفة الطاقة لإعادة تدوير ثاني أكسيد الكربون، وبعد ذلك رد فعل فعال أمر بالغ الأهمية"، وقال Zapol.

وفقا لكيرتس، حافزا ثنائي سيلينيت التنغستن هو أيضا دائم للغاية، واستمر لأكثر من 100 ساعة - سقفا عاليا للمحفزات للقاء.

وقد نشرت هذه الدراسة، "ذات البنية النانومترية الانتقال electrocatalysts dichalcogenide المعدنية للحد من CO2 في السائل الأيونية،" في مجال العلوم. وقد أجريت الكثير من العمل التجريبي في جامعة إلينوي في شيكاغو، في حين تم تنفيذ العمل الحسابي في أرجون.

Journal Reference:
M. Asadi, K. Kim, C. Liu, A. V. Addepalli, P. Abbasi, P. Yasaei, P. Phillips, A. Behranginia, J. M. Cerrato, R. Haasch, P. Zapol, B. Kumar, R. F. Klie, J. Abiade, L. A. Curtiss, A. Salehi-Khojin. Nanostructured transition metal dichalcogenide electrocatalysts for CO2 reduction in ionic liquid. Science, 2016; 353 (6298): 467 DOI: 10.1126/science.aaf4767