Блог компании ua-hosting.company. Технологический прогресс и научные изыскания показывают, что в мире нет ничего однозначного, все меняется и преобразовывается. Вопросы, заданные сотню лет назад, получают ответы, а технологии, казавшиеся вымыслом, становятся реальностью. Но, несмотря на колоссальный прогресс, человечество сталкивается с одними и теми же проблемами, просто в другой упаковке.

Одной из таких проблем является лимитированность ресурсов, которые используются в качестве топлива, а также негативное влияние на экологию. По этой причине научное сообщество уже давно начало поиски альтернативных источников энергии, новых типов топлива и новых методов добычи.

Ученые из Кембриджского университета (Великобритания) разработали солнечный реактор, преобразующий углекислый газ и пластиковые отходы в экологичное топливо и другие ценные химические продукты. Как именно работает реактор, насколько он эффективен, и как его использование могло бы повлиять на экологическую и энергетическую ситуацию в мире? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых.

Основа исследования

Не секрет, что снижение последствий антропогенного накопления CO₂ необходимо для борьбы с нынешним изменением климата и утратой биоразнообразия. В связи с этим ученые с разных уголков планеты разрабатывают методы улавливания CO₂ с его последующей переработкой в нечто ценное.

Преобразование CO₂ с помощью солнечной энергии является многообещающим подходом к производству чистого топлива и химикатов, поскольку он напрямую использует солнечный свет в качестве единственного источника энергии. Однако современные процессы утилизации СО₂ зависят от чистого и сжатого СО₂ в качестве реагентов, производство которых из потоков выбросов после сжигания и воздуха осуществимо, но энергоемко (2 Гдж/тоннСО₂ или 100 кДж/мольСО₂. Другими словами необходимо потратить энергию, чтобы получить энергии. Очевидно, что это абсолютно не выгодно. Большая часть этой потребности в энергии (80%) приходится на этапы десорбции и сжатия после улавливания CO₂, которые включают нагрев больших объемов растворов алканоламинов и последующее повышение давления выделившегося газа (1A).

Изображение №1

Таким образом, прямое использование за счет солнечной энергии химически улавливаемого CO₂ из выбросов и воздуха может быть более устойчивым способом получения нулевого (углеродно-нейтрального) топлива, но редко исследовалось из-за термодинамической стабильности CO₂ в уловленном состоянии.

В рассматриваемом нами сегодня труде ученые описывают интегрированный процесс улавливания CO₂ и фотоэлектрохимическое (PEC от photoelectrochemical) использование солнечной энергии для производства синтез-газа (смеси CO и H₂; прекурсора для промышленного жидкого топлива и химического синтеза), из концентрированного потока CO₂. Этот процесс основан на сочетании снижения выбросов CO₂ в топливо с селективным окислением этиленгликоля (EG от ethylene glycol) из пластиковых отходов в гликолевую кислоту (GA от glycolic acid), которая находит применение в фармацевтической, пищевой и текстильной промышленности (1B).

Система улавливает CO₂ в водном растворе амина или гликолевой кислоты, а последующее PEC превращение происходит в двухсекционном двухэлектродном реакторе, оснащенном инкапсулированным фотокатодом на основе перовскита (PVK от perovskite) с тройным катионом. Снижение захваченного СО₂ обеспечивается за счет иммобилизованного молекулярного кофталоцианинового катализатора на фотокатоде. Анод из биметаллического сплава Cu₂₆Pd₇₄ замыкает цепь, катализируя окисление EG. Замена анодного окисления воды (ΔG⁰(H₂O/O₂) = +237 кДж/моль) на окисление EG (ΔG⁰(EG/GA) ~ +20 кДж/моль) делает требуемое сокращение уловленного CO₂ возможным при использовании только солнечного света. Это означает, что система может функционировать даже с одним поглотителем видимого света без какого-либо внешнего напряжения, одновременно повышая ценность отходов.