Chemiker an University of California, San Diego haben die Möglichkeit der Ausnutzung des Sonnenlichts, um ein Treibhausgas in ein nützliches Produkt umzuwandeln demonstriert.
Viele Erden Wochenaktivitäten zeichnen Aufmerksamkeit zur zunehmenden Konzentration des Kohlendioxyds in der Atmosphäre und die resultierende Auswirkung auf globales Klima. Jetzt Clifford Kubiak, Professor von Chemie und Biochemie und sein Student im Aufbaustudium Aaron Sathrum haben eine Prototypeinheit, die Energie von der Sonne erfassen kann, konvertieren sie in elektrische Energie entwickelt und „spalten Sie“ Kohlendioxyd in Kohlenmonoxid (CO) und in Sauerstoff auf.
Weil ihre Einheit nicht noch optimiert wird, müssen sie noch zusätzliche Energie eingeben, damit der Prozess arbeitet. Jedoch hoffen sie, dass ihre Ergebnisse, die sie schließlich der Sitzung des Monats der Amerikanische Chemikalien-Gesellschaft darstellten, Aufmerksamkeit auf das Versprechen des Anfluges lenken.
„Für jede Erwähnung von CO2 aufspaltend, gibt es mehr als 100 Artikel auf dem Verbindungsaufspaltungswasser, zum des Wasserstoffs, dennoch des Verbindungsaufspaltungsgebrauches in DES CO2 herauf mehr von, was Sie setzen möchten einen Zahn,“ erklärtem Kubiak zu produzieren. „Es produziert auch CO, eine wichtige industrielle Chemikalie, die normalerweise aus Erdgas produziert wird. So mit CO2 kann die Verbindungsaufspaltung Sie Kraftstoff sparen, eine nützliche Chemikalie produzieren und ein Treibhausgas verringern.“
Obgleich Kohlenmonoxid giftig ist, wird es in hohem Grade nachher gesucht. Millionen Pounds von ihm werden jedes Jahr verwendet, um Chemikalien einschließlich Reinigungsmittel und Plastik herzustellen. Es kann in Flüssigbrennstoff auch konvertiert werden.
„Die Technologie, zum des Kohlenmonoxids in Flüssigbrennstoff zu konvertieren ist um eine lange Zeit gewesen,“ sagte Kubiak. „Sie wurde in Deutschland in den zwanziger Jahren erfunden. Die US waren an der Technologie während der siebziger Jahre Energiekrise, aber sehr interessiert, als die Energiekrise Leute verlorene Zinsen beendete. Jetzt haben Sachen gekommenen Vollkreis, weil steigende Kraftstoffpreise ihn wirtschaftlich wettbewerbsfähig CO in Kraftstoff konvertieren lassen.“
Die Einheit, die durch Kubiak und Sathrum konstruiert wird, um Kohlendioxyd aufzuspalten, verwendet einen Halbleiter und zwei Dünnschichten von Katalysatoren. Sie spaltet Kohlendioxyd auf, um Kohlenmonoxid und Sauerstoff in einem dreistufigen Prozess zu erzeugen. Der erste Schritt ist die Erfassung von Solarenergiephotonen durch den Halbleiter. Der zweite Schritt ist die Umwandlung der optischen Energie in elektrische Energie durch den Halbleiter. Der dritte Schritt ist das Ausfahren der elektrischen Energie zu den Katalysatoren. Die Katalysatoren konvertieren Kohlendioxyd in Kohlenmonoxid auf einer Seite der Einheit und in Sauerstoff auf der anderen Seite.
Weil Elektronen herum in diese Reaktionen geführt werden, ist ein spezielles Baumuster Katalysator, das elektrische Energie in chemische Energie konvertieren kann, benötigte Forscher in Kubiaks Labor haben hergestellt ein großes Molekül mit drei Nickelatomen an seinem Inneren, das ein effektiver Katalysator für diesen Prozess gewesen ist.
Den rechten Halbleiter Zu Wählen ist auch zur Herstellung der Kohlendioxydverbindungsaufspaltung praktisch sagen die Forscher kritisch. Halbleiter haben Bänder von Energie, auf denen Elektronen begrenzt werden. Sonnenlicht veranlaßt die Elektronen, von einem Band zum folgenden zu springen, ein Potenzial der elektrischen Energie erstellend die Energiedifferenz zwischen den Bändern? der Bandabstand? bestimmt, wie viel Solarenergie absorbiert wird und wie viel elektrische Energie erzeugt wird.
Kubiak und Sathrum verwendeten zuerst einen Silikonhalbleiter, um die Übertragungsgüte ihrer Einheit zu prüfen, weil Silikon gut studiert ist. Jedoch absorbiert Silikon in der Infrarotreichweite und die Forscher sagen, dass sie „zu wimpy“ ist, genügend Energie zu liefern. Die Umwandlung des Sonnenlichts durch das Silikon, das über Hälfte der Energie benötigt wurde, um Kohlendioxyd aufzuspalten angegeben wurde, und die Reaktion arbeiteten, wenn die Forscher die andere Hälfte der benötigten Energie lieferten.
Sie bauen jetzt die Einheit unter Verwendung eines Galliumphosphid Halbleiters auf. Er hat zweimal den Bandabstand des Silikons und absorbiert energischere sichtbare Leuchte. Deshalb sagen sie voraus, dass er die optimale Menge von Energie von der Sonne absorbiert, um die katalytische Verbindungsaufspaltung des Kohlendioxyds zu treiben.
„Dieses Projekt bringt viele wissenschaftlichen Puzzlespielstücke zusammen,“ sagte Sathrum. „Durchaus ist ein Bit der Arbeit auf jedem Stück erfolgt worden, aber es nimmt mehr Wissenschaft, um sie alle zusammen ineinanderzugreifen. Alle Stücke Zu Holen ist zusammen das Teil des Problems, das wir werden fokussiert ein.“