Возобновляемое топливо можно получить с помощью солнечной энергии из углекислого газа.
ИССЛЕДОВАТЕЛИ ИЗ УНИВЕРСИТЕТА ЛИНЧЁПИНГА РАБОТАЮТ С РЕАКТОРОМ РОСТА, В КОТОРОМ ПРОИЗВОДИТСЯ КУБИЧЕСКИЙ КАРБИД КРЕМНИЯ.
Исследователи из Университета Линчёпинга (Швеция) пытаются преобразовать углекислый газ и парниковый газ, в топливо, используя энергию солнечного света. Последние результаты показали, что метод можно использовать для селективного получения метана, окиси углерода или муравьиной кислоты из углекислого газа и воды.
Растения преобразуют углекислый газ и воду в кислород и высокоэнергетические сахара, которые затем используют для роста. Они получают энергию от солнечного света. Jianwu Sun и его коллеги из Университета Линчёпинга пытаются воспроизвести процесс фотосинтеза, при котором растения улавливают углекислый газ из воздуха и превращают его в топливо - метан, этанол и метанол. В настоящее время этот метод находится на стадии исследования, и целью ученых является эффективное преобразование солнечной энергии в топливо.
«Преобразовывая углекислый газ в топливо с помощью солнечной энергии, этот метод способствует развитию источников возобновляемой энергии и снижает объем сжигаемого ископаемого топлива», - говорит Цзянву Сунь, старший преподаватель кафедры физики, химии и биологии Университета Линчёпинга.
Графен - один из самых тонких существующих материалов, состоящий из одного слоя атомов углерода. Он эластичный, гибкий, пропускает солнечный свет и является хорошим проводником электричества. Эта комбинация свойств обеспечивает возможность использования графена в таких областях, как электроника и биомедицина. Но сам по себе графен не подходит для применения в области преобразовании солнечной энергии, к которому стремятся исследователи LiU, и поэтому они объединили графен с полупроводниковым карбидом кремния кубической формы (3C-SiC). Ученые из Университета Линчепинга ранее разработали ведущий в мире метод выращивания графена на основе кубического карбида кремния, состоящего из углерода и кремния. При нагревании карбида кремния кремний испаряется, а атомы углерода остаются и восстанавливаются в виде графенового слоя (возможно контролируемое размещение до четырех слоев графена друг над другом).
Они объединили графен и кубический карбид кремния для создания фотоэлектрода на основе графена, который сохраняет способность кубического карбида кремния улавливать энергию солнечного света и создавать носители заряда. Графен функционирует как проводящий прозрачный слой, защищая карбид кремния.
Производительность метода на основе графена контролируется несколькими факторами, одним из которых является качество в области разграничения между графеном и полупроводником. Существует возможность адаптировать слои графена на карбиде кремния и контролировать свойства фотоэлектрода на основе графена. Таким образом, преобразование углекислого газа становится более эффективным, в это же время стабильность компонентов также улучшается.
Разработанный исследователями фотоэлектрод можно комбинировать с катодами из различных металлов - медь, цинк или висмут. Различные химические соединения, такие как метан, окись углерода и муравьиная кислота, могут быть выборочно синтезированы из диоксида углерода и воды путем выбора подходящих катодов металлов.
«Самое главное, мы продемонстрировали, что можем использовать солнечную энергию для контроля превращения углекислого газа в метан, угарный газ или муравьиную кислоту», - говорит Цзяньвунь Сан.
Метан используется в качестве топлива в транспортных средствах, приспособленных для использования газообразного топлива. Окись углерода и муравьиная кислота могут либо подвергаться дальнейшей переработке для топлива, либо для использования их в промышленности.