Yeni bir folyo, bitki fotosentezi gibi CO2, su ve ışıktan organik bileşikler ve oksijen oluşturan iki aşamalı bir katalitik işlem kullanıyor.
Cambridge (İngiltere). Bilim adamları uzun zamandır bitkilerin ışık, CO2 ve sudan organik bileşiklerin oluştuğu doğal fotosentezini yapay sistemlerde kopyalamaya çalışıyorlar. Başarılı bir yaklaşım, sudan ve CO2’den kerosen üretmek için güneş enerjisini kullanan SUN-to-LIQUID gösteri tesisidir.
Cambridge Üniversitesi’nden Qian Wang liderliğindeki bir ekip şimdi yapay fotosenteze doğru bir adım daha attı. Nature Energy dergisinde yayınlanan araştırmaya göre bilim insanları, tıpkı bir bitki gibi, iki aşamalı bir kataliz sürecinde CO2, su ve ışıktan organik bileşik formik asit ve oksijen üreten bir film yaratmayı başardılar.
Atık ürünler olmadan yakıt üretimi
Wang’a göre, “Şimdiye kadar, yüksek seçiciliğe sahip yapay fotosentez elde etmek, mümkün olduğu kadar çok güneş ışığını çok fazla atık üretmeden istenen yakıta dönüştürmek zordu.” çok fazla atık ürün olmadan kolayca taşınabilir yakıt üretir. Bunun ön koşulu ise kendi kendine reaksiyona girmeden ve dolayısıyla harcanmadan fotokimyasal reaksiyonları hızlandıran katalizörlerdir.
Yarı iletken kompleksleri olan altın varak
Yakın zamanda sunulan sistem, iki yarı iletken kompleksle çevrili bir altın folyo kullanıyor. Yarı iletken komplekslerden biri, lantan ve rodyum katkılı stronsiyum titanyum oksitten oluşur ve bir yarı iletken kompleks, molibden katkılı bizmut vanadyum oksitten oluşur.
İlk moleküler komplekste, sistem ışığa maruz kaldığında sudan elektronları emebilir ve bunlar daha sonra oksijen ve protonlar oluşturmak üzere oksitlenir. Suda salınan elektronlar daha sonra altın folyodan moleküler komplekse geçerler ve burada kobalt bazlı bir katalizör kullanılarak CO2 ile birlikte formik aside dönüştürülürler.
Nihai ürün olarak hidrojen veya organik yakıtlar
Wang’a göre, “Formik asit üretimini su oksidasyonu ile birleştiren ve enerji kaynağı olarak yalnızca ışığa ihtiyaç duyan bu kablosuz ve kendi kendine yeten sistem, CO2 dönüşümü alanında nadirdir.” Üretilen formik asit daha sonra taşınabilir ve taşınabilir. daha sonra kullanılmak üzere organik yakıtlar veya hidrojen için depolanır.
Yüzde 97 seçicilik
Yeni fotokataliz filmi, süreç boyunca neredeyse hiç atık ürün üretmez. Wang’a göre, “Araştırmacılar, seçiciliği açısından bunun ne kadar iyi çalıştığına şaşırdılar.” Deneylerde, formik asit oluşumu için seçicilik yüzde 97’ye kadar çıktı. Öte yandan, sadece yüzde 0,08’lik bir ışık-formik asit dönüşümü ile verimlilik hala çok düşük.
Gelecekte, geliştiriciler bu nedenle sistemin verimliliğini artırmak için çalışmak istiyorlar. Şimdiye kadar, ticari bir uygulama henüz karlı değil. Optimizasyon fırsatları, mevcut fotoğraf sayfasındaki kobalt bazlı katalizörlerin yerini alan daha iyi katalizörleri içerir.
Başarılı olursa Wang, katalitik fotoğraf filminin kolayca ölçeklenebilir olma avantajına sahip olduğunu söylüyor. Günümüz teknolojisi ile birkaç metrekare büyüklüğünde folyoların üretimi mümkündür. Ortak yazar Erwin Reisner’e göre, “Bilim adamları, bu teknolojinin sürdürülebilir ve uygulanabilir bir güneş bazlı yakıt üretimine giden yolu açabileceğini umuyor.”
