Обязательства по декарбонизации во всем мире варьируются от перехода на электромобили до технологий улавливания углерода из атмосферы. Исследователи из Мичиганского университета придумали способ помочь в достижении этой цели с помощью системы повторного использования углерода, которая в конечном итоге может помочь в производстве жидкого топлива.
По словам команды, изобретение может производить этилен, имеет выход, значительно превышающий другие подобные системы, и для запуска реакции использует только солнечный свет.
Целью устройства является производство этилена, для которого в настоящее время используются загрязняющие методы (Изображение: LookerStudio/Shutterstock)
Повторное использование углерода будет использоваться для производства этилена и топлива
Зетиан Ми, профессор электротехники и вычислительной техники Мичиганского университета и автор исследования, объяснила, что этилен является наиболее производимым органическим соединением в мире. Однако для этого используются нефть и газ при высоких температурах и давлении, что приводит к выделению углекислого газа и делает эту деятельность загрязняющей.
Изобретение Ми и его команды предполагает повторное использование углерода для создания этилена. Для достижения этой цели система предусматривает повторное использование газа посредством связывания атомов и создания новых связей.
Посмотрите, как это работает:
- Устройство работает с использованием двух типов полупроводников. Первый состоит из набора нанопроволок галлия. Второе – кремниевая основа конструкции, где расположены провода;
- В нем в реакции используются вода, углекислый газ и агломерированные медные проволоки (каждая из которых содержит около 30 атомов);
- Нанопроволоки погружают в воду, обогащенную углеродом, а затем подвергают воздействию света, эквивалентного полуденному солнцу;
- Энергия света высвобождает электроны, которые расщепляют воду у поверхности галлиевых проволок, создавая реакцию, в результате которой выделяется водород;
- Выделившийся водород, в свою очередь, питает реакцию, в результате которой образуются нитрид галлия и оксид этилена;
- Медь теперь присоединяется к оставшемуся водороду (так как в формуле воды ее два атома) и превращает углекислый газ в угарный газ.
В будущем тот же процесс соединения атомов может помочь создать цепи, которые позволят производить топливо. По крайней мере, на это надеется команда.
Исследование предсказывает использование солнечного света, воды и углекислого газа для воссоздания связей (Изображение: Nature Synthesis/Reproduction)
Производительность устройства превосходит другие методы
Команда обнаружила, что 61% свободных электронов в реакции способствовали производству этилена. Это число выше, чем у других подобных технологий, таких как катализатор из серебра и меди, эффективность которого составляет всего 50% (не считая разложения всего за несколько часов).
В случае с устройством Мичиганского университета продолжительность жизни без замедления составила 116 часов. Они намерены продолжать совершенствовать этот аспект в будущих исследованиях.
Читать далее:
Еще одним преимуществом является то, что изобретение производило этилен со скоростью, более чем в четыре раза превышающей показатели конкурентов в отрасли. Согласно TechXploreвсе это произошло с производительностью в пять-шесть раз лучшей, чем обычно сообщается для реакций с участием углекислого газа и воды.
В будущем команда надеется объединить еще более длинные последовательности и использовать собранный углерод для производства жидкого топлива, которое можно будет легко транспортировать и использовать повторно.