Рубрики
Выделяется в процессе сгорания топлива, на производственных предприятиях и в поисковых машинах углекислый газ (диоксид углерода, СО2), преобразование которых в камне может, как предполагают ученые, предотвратить потепление, продолжает накапливаться в атмосфере и, как полагают, становится причиной изменения климата. Но деревья и другие растения поглощают медленно, содержащегося в атмосфере углекислого газа, превращая его в содержащие энергию сахара. Если углекислый газ повторно используется в качестве топлива?
Более подробно на тему использования углекислого газа для блага человеческой цивилизации была рассмотрена опубликовал ресурс sciencedaily.com примечание, «A new leaf: Scientists turn carbon dioxide back into fuel».
Новое исследование было проведено в Аргоннской национальной лаборатории (Argonne National Laboratory) Департамента энергетики США (U. S. Department of Energy) и Илинойсским университете Чикаго (University of Illinois at Chicago). Ученые нашли способ преобразовать углекислый газ в полезный источник энергии, под воздействием солнечного света, который похож на то, что происходит на технологических установках.
Основным препятствием является то, что углекислый газ сравнительно мало вступает в химические реакции, его трудно конвертировать в что-то другое, — отмечает автор исследования, химик Argonne national laboratory Ларри Картисс (Ларри Curtiss).
Для преобразования углекислого газа в топливо, которое может быть использовано, Ларри Картиссу и его коллеги, необходимо было найти катализатор смеси, что может сделать углекислый газ в большей степени способны вступать в химические реакции.
В процессе преобразования углекислого газа из атмосферы сахара растения используют органический катализатор, под названием энзим (фермент). Исследователя использовали металлическое соединение селенид вольфрама(IV) (вольфрам diselenide) в виде хлопьев наноразмера (nanosized хлопья), и, благодаря этому, была максимально увеличена площадь и расширили способность вступать в химические реакции.
Если растения превращают углекислый газ в сахара, исследователи из Аргоннской национальной лаборатории работали над преобразованием двуокиси углерода, окиси углерода. Окись углерода относится также газов, вызывающих парниковый эффект, но это легче, чем диоксид углерода, вступает в химические реакции, и ученые уже располагают методов преобразования окиси углерода в топливе, которые могут быть использованы, например, метанол.
Второй из авторов исследования, физик из Аргоннской национальной лаборатории Польского Питер (Питер Zapol), отмечает, что производство топлива из окиси углерода более эффективно, что желание производить непосредственно из диоксида углерода.
Хотя ответ, которое используется для преобразования диоксида углерода, окиси углерода отличается от тех, что встречаются в природе, необходимо ввести некоторые основы фотосинтеза. Ларри Картисс объясняет, в чем состоят различия:
В [процесс] процесс фотосинтеза деревьев необходима энергия от света, воды и диоксида углерода для того, чтобы создать топливо; в [течение] наш эксперимент, ингредиенты те же, но продукт другой.
В photosynthesis, trees need energy from light, water and carbon dioxide in order to make their fuel; in our experiment, the ingredients are the same, but the product is different.
Запуск реакции в достаточной степени похож на естественный процесс. Команда исследователей удалось создать что-то вроде «искусственный лист», способный держать все три фазы реакции. Первый шаг заключается во вводе фотонов, пакеты света, которые преобразуются в пары отрицательно заряженных электронов и переписку с положительно заряженных «дырок», которые отделены друг от друга.
На втором шаге «дыры», в свою очередь, реагируют с молекулами воды, производя фотоны и молекулы кислорода. И, наконец, протоны, электроны и двуокись углерода, вступая друг с другом в реакцию, производят окись углерода и воды.
Питер Польский примечания:
Мы сжигаем так много различных видов углеводородного сырья, как уголь, нефть и бензин, — что исследование экономической способ сделать химических топлив в большей степени подходят для повторного использования, с помощью солнечного света может иметь большое значение.
We burn so many different kinds of углеводородов — like coal oil or gasoline — finding that an economical way to make chemical fuels more reusable with the help of sunlight might have a big impact.
Следуя этой цели, исследователя также показали, что описанная ранее реакция происходит с минимальными потерями энергии, что делает процесс очень эффективным. Питер Польский объясняет эту важную мысль:
Менее эффективна реакция, тем больше расход энергии для повторного использования диоксида углерода, так что эффективность реакции является решающим.
The less efficient на reaction is, the higher the energy cost to recycle carbon dioxide, я знаю, having an efficient reaction is crucial.
Ларри Картисс также отмечает, что селенид вольфрама является катализатором очень прочные, что достаточно для более чем 100 часов, что для катализатора очень высокая характеристика.
Результаты поиска «Nanostructured transition metal dichalcogenide electrocatalysts for CO2 reduction in ionic liquid» были опубликованы журналом Science. Большая часть экспериментальной работы была осуществлена в Илинойсском Чикагского университета, в то время как расчет был произведен работу в Argonne national laboratory.
Исследования в направлении применения диоксида углерода в качестве топлива, имеют определенную историю. Ранее, ученые смогли получить керосин из воды и углекислого газа. Кроме того, ученые в ходе фазы процесса получения жидкого топлива из СО2 и воды.
Природа не только много удивительных головоломок — например, накопленный за деревья, вода, вероятно, может вызвать грозы. Это также в состоянии предложить ученым для решения важных для человечества задач и помочь им, в том числе и в поиске новых видов топлива.
Если определяемый человеческой цивилизации в атмосферу углекислого газа со временем стать новым источником энергии?
Чтобы превратить в «искусственный лист» углекислый газ в топливо?
Олег Довбня