Изобретён искуственный лист — батарея, превращающая солнечный свет и CO2 в горючее топливо

Исследователи Университета Иллиноиса (Чикаго) разработали технологию солнечных батарей, дёшево и эффективно превращающих атмосферный углекислый газ в горючее углеводородное топливо. При этом используется только солнечная энергия.

Это открытие было обнародовано в выпуске журнала Science от 29 июля и уже финансировано Национальным научным фондом (National Science Foundation) и Департаментом энергетики США. Также подана заявка на предварительный патент.

В отличие от обычных солнечных батарей, конвертирующих солнечный свет в электричество, которое надо хранить в тяжелых батареях, новое устройство по сути делает работу растений, конвертируюя двуокись углерода из воздуха в топливо, решая таким образом сразу две проблемы. Ферма из таких “искуственных листьев” сможет существенно уменьшить количество углерода в атмосфере и эффективно произвести энергетичное топливо.

“Новая солнечная батарея не фотоэлектрическая — она фотосинтетическая”, — рассказывает Амин Салехи-Ходжин (Amin Salehi-Khojin), ассистент профессора механической и индустриальной инженерии UIC и главный автор исследования. 

“Вместо традиционного одностороннего производства энергии из ископаемого топлива c выделением парниковых газов, теперь мы можем повернуть процесс вспять, перерабатывая атмосферный углекислый газ в топливо, используя солнечный свет”, говорит он.

Растения производят топливо в виде сахара, а искуственный лист производит синтез-газ — смесь монооксида углерода и водорода. Синтез-газ можно сжигать как таковой, либо переработать в дизель или другое углеводородное топливо.

Возможность обращать CO2 в топливо по стоимости, сравнимой со стоимостью бензина, сделает ненужным ископаемое топливо!

Химические реакции, обращающие СО2 в горючие формы углерода, называются восстановительными реакциями. Это противоположные реакции окислению или сгоранию. Исследовано множество катализаторов, способных запустить восстановление СО2, однако до сих пор эти реакции были неэффективны, либо зависели от дорогих металлов, например от серебра.

“То, что нам было нужно — это новое семейство реактивов с необычными свойствами”, — поясняет Амин Салехи-Ходжин.

Учёные сфокусировались на отдельной группе нано-структурированных соединений и в итоге пришли к катализатору, представляющему собой нано-хлопья диселенида вольфрама. Новый катализатор оказался достаточно активным и способным разрывать химические связи двуокиси углерода. Фактически он в 1000 раз эффективнее катализатора из благородных металлов и в 20 раз дешевле.

Технология применима не только в рамках крупномасштабных солнечных ферм, но может быть использована и в небольших объёмах. В будущем она может быть полезна на Марсе, чья атмосфера состоит в основном из углекислого газа.

--
Перевод статьи Breakthrough solar cell captures CO2 and sunlight, produces burnable fuel

Следуйте за нами!