211service.com
Fremstilling af benzin af kuldioxid
Kemikere har vist, at det er muligt at bruge solenergi, parret med den rigtige katalysator, til at omdanne kuldioxid til et råmateriale til fremstilling af en lang række produkter, herunder plastik og benzin.
Solar splitter: En ravfarvet halvleder (galliumphosphid) er sammen med metalkontakter en del af en ny enhed, der bruger solenergi til at spalte kuldioxid for at lave kulilte.
Forskere ved University of California, San Diego (UCSD), påviste for nylig, at lys absorberet og omdannet til elektricitet af en siliciumelektrode kan hjælpe med at drive en reaktion, der omdanner kuldioxid til kulilte og oxygen. Kulilte er et værdifuldt råvarekemikalie, der er meget brugt til at fremstille plastik og andre produkter, siger Clifford Kubiak , professor i kemi ved UCSD. Det er også en nøgleingrediens i en proces til fremstilling af syntetiske brændstoffer, herunder syngas (en blanding hovedsageligt af carbonmonoxid og brint), methanol og benzin.
Arbejdet er en del af en voksende indsats for at finde praktiske anvendelser for kuldioxid, en førende drivhusgas, siger Philip Jessop , professor i kemi ved Queen's University i Ontario, Canada. Det er svært at omdanne kuldioxid til kulilte, hvilket Jessop siger gør UCSD-arbejdet imponerende og spændende.
I det mindste i første omgang vil en sådan proces ikke have en væsentlig indvirkning på at reducere drivhusgasser i atmosfæren - det ville kræve ret store operationer, siger Kubiak. Men enhver kemisk proces, som du kan udvikle, der bruger CO2 som råmateriale, frem for at det skal være et slutprodukt, er sandsynligvis værd at gøre. Han tilføjer, at hvis kemiske producenter alligevel skal lave millioner af pund plastik, hvorfor så ikke lave dem af drivhusgasser i stedet for at lave tonsvis af drivhusgasser i processen?
Systemet kan også være en del af en løsning på et vedvarende problem med solenergi. For at solpaneler skal være nyttige, når solen ikke skinner, skal den elektricitet, de producerer, opbevares. En potentielt praktisk måde at gøre det på er ved at omdanne den elektriske energi til kemisk energi. En populær tilgang er at bruge solceller til at producere brint, som derefter kan bruges i brændselsceller. Men brintgas er meget sværere at transportere og opbevare end flydende brændstoffer, såsom benzin, der indeholder langt mere energi i volumen, end brint gør. UCSD-systemet viser, at det er muligt at bruge solenergi til at lave kulilte, der så sammen med brint kan omdannes til benzin. I øjeblikket fremstilles kulilte af naturgas og kul. Men kuldioxid er et mere attraktivt råmateriale, til dels fordi det er meget billigt - ja, det er noget, industrivirksomheder vil betale for at slippe af med hænderne, siger Jessop. Der er meget få kemikalier, som er billigere end gratis, og kuldioxid er et af dem, siger han.
I prototypenheden passerer sollys gennem kuldioxid opløst i en opløsning, før det absorberes af en halvlederkatode, som omdanner fotoner til elektroner. Ved hjælp af en katalysator reagerer elektronerne med carbondioxid og danner carbonmonoxid ved elektroden. Ved anoden – en katalysator lavet af platin – omdannes vand til oxygen.
For at lave et brændstof kan kulmonoxidet kombineres med brint for at skabe syngas i en velkendt teknologi kaldet Fischer-Tropsch-processen, som har været meget brugt til at lave benzin af kul. Med den nye proces til at skabe syngas kan fossile brændstoffer dog være unødvendige.
Systemet – som Kubiak begyndte at udvikle som en måde at fremstille ilt til bemandede missioner til Mars, som har en kuldioxid-rig atmosfære – er stadig i gang. I den første prototype blev kun omkring halvdelen af den energi, der var nødvendig til reaktionerne, leveret af solen, mens resten kom fra elektricitet udefra. Det skyldes, at forskerne besluttede at bevise konceptet ved at bruge silicium som halvleder. De arbejder nu med en gallium-phosphid-halvleder, som har de helt rigtige elektroniske egenskaber til at drive de nødvendige reaktioner alene med sollys.
På dette tidlige stadium – Kubiak siger, at kommercielle systemer kan være 10 år væk – er effektiviteten og økonomien ved at fremstille brændstoffer på denne måde ikke kendt. Kubiak siger, at det er sandsynligt, at hans gruppe til store applikationer bliver nødt til at bruge katalysatorbelagte nanopartikler for at øge overfladearealet og fremskynde reaktionerne.