211service.com
Wytwarzanie benzyny z dwutlenku węgla
Chemicy wykazali, że możliwe jest wykorzystanie energii słonecznej w połączeniu z odpowiednim katalizatorem do przekształcenia dwutlenku węgla w surowiec do produkcji szerokiej gamy produktów, w tym tworzyw sztucznych i benzyny.
Rozdzielacz słoneczny: Półprzewodnik w kolorze bursztynowym (fosforek galu) wraz z metalowymi stykami jest częścią nowego urządzenia, które wykorzystuje energię słoneczną do rozszczepiania dwutlenku węgla w celu wytworzenia tlenku węgla.
Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego (UCSD) wykazali niedawno, że światło zaabsorbowane i zamienione w elektryczność przez elektrodę krzemową może pomóc w wywołaniu reakcji, która przekształca dwutlenek węgla w tlenek węgla i tlen. Mówi, że tlenek węgla jest cennym towarem chemicznym, który jest szeroko stosowany do wytwarzania tworzyw sztucznych i innych produktów Clifford Kubiak , profesor chemii na UCSD. Jest to również kluczowy składnik w procesie wytwarzania paliw syntetycznych, w tym gazu syntezowego (mieszaniny głównie tlenku węgla i wodoru), metanolu i benzyny.
Praca jest częścią rosnących wysiłków zmierzających do znalezienia praktycznych zastosowań dwutlenku węgla, wiodącego gazu cieplarnianego, mówi Philip Jessop , profesor chemii na Queen's University w Ontario w Kanadzie. Przekształcenie dwutlenku węgla w tlenek węgla jest trudne do wykonania, co według Jessopa sprawia, że praca UCSD jest imponująca i ekscytująca.
Przynajmniej na początku taki proces nie wpłynie znacząco na redukcję gazów cieplarnianych w atmosferze – co wymagałoby działań na dużą skalę – mówi Kubiak. Ale każdy proces chemiczny, który możesz opracować, wykorzystujący CO2 jako surowiec, a nie produkt końcowy, jest prawdopodobnie wart zrobienia. Dodaje, że skoro producenci chemikaliów i tak zamierzają wyprodukować miliony funtów tworzyw sztucznych, dlaczego nie zrobić ich z gazów cieplarnianych, a nie z ton gazów cieplarnianych?
System może być również częścią rozwiązania utrzymującego się problemu z energią słoneczną. Aby panele słoneczne były przydatne, gdy słońce nie świeci, wytwarzana przez nie energia elektryczna musi być magazynowana. Potencjalnie praktycznym sposobem na to jest przekształcenie energii elektrycznej w energię chemiczną. Jednym z popularnych podejść jest wykorzystanie ogniw słonecznych do produkcji wodoru, który można następnie wykorzystać w ogniwach paliwowych. Ale wodór jest znacznie trudniejszy w transporcie i przechowywaniu niż paliwa płynne, takie jak benzyna, które zawierają znacznie więcej energii objętościowo niż wodór. System UCSD pokazuje, że można wykorzystać energię słoneczną do wytworzenia tlenku węgla, który następnie wraz z wodorem może zostać przekształcony w benzynę. Obecnie tlenek węgla wytwarzany jest z gazu ziemnego i węgla. Ale dwutlenek węgla jest atrakcyjniejszym surowcem po części dlatego, że jest bardzo tani – w rzeczywistości jest to coś, co firmy przemysłowe zapłacą, aby uwolnić się z ich rąk, mówi Jessop. Niewiele jest chemikaliów, które są tańsze niż darmowe, a jednym z nich jest dwutlenek węgla, mówi.
W prototypowym urządzeniu światło słoneczne przechodzi przez dwutlenek węgla rozpuszczony w roztworze, zanim zostanie pochłonięte przez półprzewodnikową katodę, która zamienia fotony w elektrony. Wspomagane katalizatorem elektrony reagują z dwutlenkiem węgla, tworząc tlenek węgla na elektrodzie. Na anodzie – katalizatorze z platyny – woda zamienia się w tlen.
Aby wytworzyć paliwo, tlenek węgla można połączyć z wodorem w celu wytworzenia gazu syntezowego w dobrze znanej technologii zwanej procesem Fischera-Tropscha, która jest szeroko stosowana do wytwarzania benzyny z węgla. Jednak przy nowym procesie wytwarzania gazu syntezowego paliwa kopalne mogą być niepotrzebne.
System – który Kubiak zaczął rozwijać jako sposób wytwarzania tlenu do załogowych misji na Marsa, który ma atmosferę bogatą w dwutlenek węgla – jest wciąż w toku. W pierwszym prototypie tylko około połowę energii potrzebnej do reakcji dostarczyło słońce, a reszta pochodziła z zewnętrznej energii elektrycznej. To dlatego, że naukowcy postanowili udowodnić koncepcję, używając krzemu jako półprzewodnika. Pracują teraz z półprzewodnikiem z fosforku galu, który ma dokładnie odpowiednie właściwości elektroniczne do napędzania niezbędnych reakcji przy użyciu samego światła słonecznego.
Na tym wczesnym etapie – Kubiak mówi, że systemy komercyjne mogą być oddalone o 10 lat – wydajność i ekonomia wytwarzania paliw w ten sposób nie są znane. Kubiak mówi, że prawdopodobnie w przypadku zastosowań na dużą skalę jego grupa będzie musiała użyć nanocząstek pokrytych katalizatorem, aby zwiększyć powierzchnię, przyspieszając reakcje.