تبدیل نور خورشید، دی اکسید کربن و آب به سوخت پاک

به گزارش تاسیسات نیوز، این دستگاه که توسط گروهی از محققان دانشگاه کمبریج ساخته شده است، گامی مهم در جهت دستیابی به فتوسنتز مصنوعی است. فرایندی که طی آن از توانایی گیاهان برای تبدیل نور خورشید به انرژی استفاده می‌کنند. این فرایند مبتنی بر فناوری پیشرفته “فوتوشیت”(photosheet) است و در آن نور خورشید، دی اکسید کربن و آب، به اکسیژن و فرمیک اسید تبدیل می‌شوند. فرمیک اسید یک سوخت قابل ذخیره سازی است که می‌تواند مستقیماً مورد استفاده قرار گیرد یا به هیدروژن تبدیل شود.

محققان در این مطالعه که یافته‌هایش در مجله “Nature Energy” منتشر شده است، از روشی جدید برای تبدیل دی اکسید کربن به سوخت‌های پاک استفاده کرده‌اند.

این وسیله بی‌سیم که محققان توسعه داده‌اند را می‌توان در مزارع انرژی شبیه به مزارع خورشیدی اندازه گیری کرد و از آن استفاده کرد و با استفاده از نور خورشید و آب سوخت پاک تولید کرد. استخراج انرژی خورشیدی برای تبدیل دی اکسید کربن به سوخت یک راه امیدوار کننده برای کاهش انتشار کربن و دوری از سوخت‌های فسیلی است. با این حال، تولید این سوخت‌های پاک و بدون محصولات جانبی ناخواسته چالش برانگیز است.

دکتر “کیان وانگ”(Qian Wang) نویسنده ارشد این مطالعه از دانشکده شیمی دانشگاه کمبریج گفت: دستیابی به فتوسنتز مصنوعی با درجه بالایی از گزینش پذیری دشوار است، چرا که شما می توانید به اندازه میزان نور خورشید خود سوخت مورد نظر را تولید کنید. علاوه بر این، ذخیره سوخت‌های گازی و جداسازی محصولات جانبی می‌تواند پیچیده باشد. ما می‌خواهیم به جایی برسیم که بتوانیم سوخت مایع را که به راحتی قابل ذخیره و حمل است به راحتی تولید کنیم.

محققان این مطالعه در سال ۲۰۱۹ ، یک رآکتور خورشیدی را بر اساس طرح ‘برگ مصنوعی’ تولید کردند که در آن از نور خورشید، دی اکسید کربن و آب برای تولید سوخت استفاده می‌کردند. راکتور “سینگس”(syngas) نام داشت این فناوری جدید نیز کاملا شبیه به برگ مصنوعی به نظر می‌رسد و رفتار می‌کند اما به روشی متفاوت عمل می‌کند و فرمیک اسید تولید می‌کند.

در حالی که برگ مصنوعی از سلول‌های خورشیدی استفاده می‌کند، دستگاه جدید نیازی به این اجزا ندارد و فقط برای تولید صفحه به فوتوکاتالیست‌های تعبیه شده بر روی یک صفحه که صفحه فوتوکالیست نام دارد، متکی است. این صفحه‌ها از پودرهای نیمه هادی تشکیل شده‌اند که می‌توانند در مقادیر زیاد و به راحتی و مقرون به صرفه تهیه شوند. علاوه بر این، این فناوری جدید از استحکام بیشتری برخوردار است و سوخت پاک تولید می‌کند که نگهداری آن راحت‌تر است. اندازه آزمایش واحد ۲۰ سانتی متر مربع است اما محققان می‌گویند که مقیاس آن باید نسبتاً ساده باشد تا اندازه آن به چندین متر مربع برسد. علاوه بر این، فرمیک اسید می‌تواند در محلول جمع شود و از نظر شیمیایی به انواع مختلفی از سوخت تبدیل شود.

وانگ گفت: ما شگفت زده شدیم وقتی دیدیم این دستگاه از لحاظ گزینش پذیری خوب عمل کرده است. تقریباً هیچ محصول جانبی تولید نکرده است. کاتالیزور مبتنی بر کبالت دی اکسید کربن ساخته شده و نسبتا پایدار بوده و ساخت آن آسان است.