Овладение фотосинтезом и использование его в сфере энергетики – великая мечта многих поколений исследователей. На протяжении десятков лет учёные пытаются воссоздать механизм природного фотосинтеза на искусственной основе.
Применение солнечного излучения для преобразования углекислого газа в полезное топливо станет настоящим прорывом в зелёной энергетике.
Перерабатывая атмосферный углекислый газ в биотопливо, можно решить множество экологических проблем, насытить относительно дешёвой энергией различных потребителей на Земле: от индивидуальных хозяйств до крупных промышленных объектов. Также возможно получение дешёвой энергии на гипотетических марсианских базах.
Актуальными разработками в данной области занимаются, в частности, учёные из Университета Чикаго. Их задачей является создание неких искусственных «листьев», то есть, фотоэлементов, способных воспроизводить фотосинтез при заданных условиях. Научный коллектив, возглавляемый Амином Салехи-Коином, экспериментирует с различными химическими веществами, выявляя их неизученные ранее свойства.
Основная группа веществ, используемая учёными – это так называемые дихалькогениды переходных металлов (ДПМ), которые представляют собой наноструктурированные соединения.
При этом перед учёными также стоит задача отыскать доступные и эффективные катализаторы, которые смогут заменить нынешние дорогие металлы, применяемые для борьбы с выбросами углекислого газа. Таким веществом вполне может стать диселенид фольфрама, тонкие слои которого, взаимодействуя с водой и электролитом, работают примерно в тысячу раз эффективнее дорогих аналогов.
По словам Амина Салехи-Коина, «ячейка представляет собой два фотогальванических элемента, которые выполнены из кремния.
Её площадь составляет 18 квадратных сантиметров и содержит три перехода для приёма солнечных лучей. При этом происходит окисление активных участков катализатора».
В роли сокатолизатора выступает смесь ионной жидкости и воды, которая помогает катализатору сохранить свои активные свойства даже в неблагоприятных условиях восстановительной реакции.
Процесс работы фотоячейки выглядит следующим образом: солнечный свет, попадая на неё, становится причиной химической реакции.
Катодный сокатолизатор при этом выделяет монооксид углерода и чистый водород. Свободные частицы кислорода и водорода, испускаемые анодом, взаимодействуют с катодным веществом.
Результатом такого взаимодействия становится создание синтетического горючего газа. В дальнейшем его можно перерабатывать в различные виды топлива, имеющие углеводородную основу.
Источник: news.uic.edu