اخیرا؛

راه جدیدی برای تبدیل کربن‌دی‌اکسید به سوخت قابل مصرف پیدا شد

دانشمندان یک کاتالیست جدید که می‌تواند با استفاده از نور، کربن‌دی‌اکسید را به سوخت تبدیل کند، ابداع کردند.

کد خبر: ۸۱۰۹۰۲

دوشنبه - ۱۸ آذر ۱۳۹۸ / December 09, 2019

به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری دانشجو، غلظت کربن‌دی‌اکسید جو پیوسته درحال افزایش است و بسیاری از دانشمندان معتقدند که این موضوع اثراتی را بر محیط می‌گذارد. اخیرا، دانشمندان در پی راه‌هایی برای بازیابی مقداری از این کربن‌دی‌اکسید جو و تبدیل آن به سوخت قابل استفاده هستند که می‌تواند یک هدف نهایی برای تولید انرژی پایدار باشد.

در مطالعه‌ای که اخیرا آزمایشگاه ملی آرگون وابسته به وزارت انرژی ایالات متحده (DOE) انجام داده است، دانشمندان از نور خورشید و یک کاتالیزوری که عمدتا از مس بوده است برای تبدیل دی اکسید کربن به متانول استفاده کردند. متانول به عنوان سوخت مایع این پتانسیل را دارد که بتواند در صنعت به عنوان منبع انرژی دیگری استفاده شود.

این مطالعه یک فوتوکاتالیست (کاتالیست نوری) را معرفی می‌کند که از کوپروس اکسید (Cu۲O) ساخته شده است؛ یک نیمه هادی که در هنگام قرارگرفتن در معرض نور می‌تواند الکترون‌هایی تولید کند که برای واکنش یا کاهش بسیاری از ترکیبات قابل دسترس است. بعد از برانگیخته شدن، الکترون‌ها حفره مثبتی در نوار والانس کم انرژی کاتالیست به جا می‌گذارد که می‌تواند آب را اکسید کند.

Tijana Rajh، پژوهشگر این مطالعه، گفت: این فوتوکاتالیست به طور ویژه برانگیخته است، چون یکی از منفی‌ترین نوار‌های رساتا که ما تا به حال استفاده کردیم را دارد و به این معنی که الکترون انرژی بالقوه بیشتری برای واکنش دادن دارد.

تلاش‌های قبلی برای استفاده از فوتوکاتالیست‌ها مانند دی اکسید تیتانیوم برای کاهش کربن‌دی‌اکسید باعث ایجاد محصولات مختلفی از آلدهید‌ها گرفته تا متان شد. Rajh گفت: دی‌اکسیدکربن مولکول پایداری است و نتیجه سوختن تقریبا تمام مواد است؛ بنابراین سول اینجاست که چگونه می‌توانیم با طبیعت بجنگیم و از یک محصول نهایی پایدار به چیز‌های مفید و پرانرژی برسیم.

ایده تبدیل کربن‌دی‌اکسید به انرژی مفید از یک مکان در طبیعت که چنین اتفاقی مکررا در آن می‌افتد، ناشی می‌شود. Rajh گفت: ما این ایده را داشتیم که از فتوسنتز الهام بگیریم که در آن از فتوسنتز برای تهیه غذا استفاده می‌شود، پس چرا نتوانیم از آن به عنوان سوخت استفاده کنیم؟ البته مشخص شد که این مشکل پیچیده‌ای است، زیرا برای تولید متانول به شش الکترون نیاز داریم نه یک الکترون.

دانشمندان با تغییر از دی‌اکسیدتیتانیوم به کوپروس اکسید، کاتالیزوری ایجاد کردند که نه تنها باند رسانا منفی‌تر دارد بلکه محصولاتش به طرز چشمگیری انتخابی‌تر خواهند بود. این انتخاب نه تنها از شیمی کوپروس اکسید بلکه از هندسه خود کاتالیست حاصل می‌شود.

Rajh گفت: برای تولید سوخت، شما نه تنها به دی‌اکسیدکربن نیاز دارید بلکه باید آن را نیز اکسید کنید. همچنین ترکیب جذب در فتوکالیست بسیار مهم است. اگر یک مولکول کربن‌دی‌اکسید به یک روش جذب شوند ممکن است کاملا بی‌فایده باشد، اما اگر در یک ساختار خمیده باشد برای کاهش به انرژی کمتری نیاز دارد.