10,6 тыс подписчиков
Создан нанокатализатор, превращающий воду и углекислый газ в биотопливо
Британские химики разработали искусственное подобие листьев растений на базе наноструктур из перовскитов, кислорода, висмута, ванадия, меди и палладия, которые способны поглощать энергию света и использовать ее для превращения смеси из воды и углекислого газа в биоэтанол и другие формы топлива. Об этом в четверг сообщила пресс-служба Кембриджского университета.
"Как правило, все существующие катализаторы превращают углекислый газ не в этанол, а в другие вещества, такие как угарный газ или синтез-газ. Нам удалось создать аналог природных листьев, который способен напрямую производить жидкое топливо из смеси воды и СО2 при помощи энергии Солнца. Это открывает совершенно новые перспективы по применению подобных катализаторов", - заявил научный сотрудник Кембриджского университета (Великобритания) Мотиар Рахаман, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Химики уже много десятилетий разрабатывают методики превращения атмосферного углекислого газа в биотопливо и другие полезные вещества. Этому мешает то, что для расщепления молекул CO2 необходимы большие количества энергии. Эта особенность углекислого газа мешает не только человеку, но и всем живым существам, небольшая часть которых - растения и цианобактерии - научилась разлагать CO2. Лишь недавно ученые создали нанокатализаторы, способные проводить аналогичные реакции.
Рахаман и его коллеги заинтересовались тем, можно ли поменять работу этих искусственных аналогов листьев растений и цианобактерий таким образом, что они будут напрямую производить биоэтанол и другие виды жидкого углеводородного топлива из атмосферного СО2. Существующие катализаторы не позволяют проводить подобные реакции напрямую, так как они плохо совместимы с жидкими средами.
Производство топлива из воздуха
Британские химики обнаружили, что эту проблему можно решить при помощи созданной ими структуры, состоящей из трех блоков. Первым из них является источник энергии, роль которого играет перовскитный солнечный элемент. Два других являются катализаторами на базе наноструктурированного сплава меди и платины, а также соединения ванадия, висмута и кислорода.
Первый из них, как отмечают ученые, отвечает за формирование связей между атомами углерода внутри молекул спирта, а второй необходим для расщепления воды на водород и кислород под действием тока, вырабатываемого перовскитной солнечной батареей. Все три компонента искусственного аналога листьев можно разместить внутри одной плоской многослойной структуры, что упрощает изготовление и использование подобных нанокатализаторов.
Проведенные учеными опыты показали, что подобные "искусственные листья" способны расщеплять молекулы воды и СО2 при комнатной температуре и естественном солнечном освещении и превращать их в этанол. Пока эффективность этого катализатора (7-15%) ниже, чем у его аналогов, работающих с газообразными веществами, однако химики уверены в том, что КПД их катализатора можно значительным образом повысить.
Последующие версии этих "искусственных листьев", как надеются ученые, позволят производить биотопливо из широкодоступных компонентов, присутствующих в окружающей среде. Это уменьшит выбросы парниковых газов и снизит нагрузку на природу, связанную с производством биоэтанола из растительной биомассы, подытожили химики.
Фото: © Сергей Коньков/ТАСС
2 минуты
19 мая 2023