منوعات

يسلط البحث الضوء على عملية تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى وقود مستدام

نجح الباحثون في تحويل ثاني أكسيد الكربون2 تحويل الميثانول عن طريق تسليط ضوء الشمس على ذرات النحاس المفردة المترسبة على مادة منشطة بالضوء، وهو اكتشاف يمهد الطريق لإنتاج أنواع وقود خضراء جديدة.

قام فريق دولي من الباحثين من كلية الكيمياء بجامعة نوتنجهام وجامعة برمنجهام وجامعة كوينزلاند وجامعة أولم بتصميم مادة مكونة من النحاس المثبت على نيتريد الكربون البلوري النانوي. تتشابك ذرات النحاس في بنية البلورة النانوية، مما يسمح للإلكترونات بالمرور من نيتريد الكربون إلى ثاني أكسيد الكربون.2خطوة أساسية في إنتاج الميثانول من ثاني أكسيد الكربون2 تحت تأثير الإشعاع الشمسي. وقد نشر البحث في الطاقة المستدامة والوقود مجلة الجمعية الملكية للكيمياء.

في التحفيز الضوئي، يتم تسليط الضوء على مادة شبه موصلة تعمل على إثارة الإلكترونات، مما يسمح لها بالسفر عبر المادة للتفاعل مع ثاني أكسيد الكربون.2 والماء، مما يؤدي إلى مجموعة متنوعة من المنتجات المفيدة، بما في ذلك الميثانول، وهو وقود أخضر. وعلى الرغم من التقدم الذي أحرز مؤخرا، فإن هذه العملية تعاني من الافتقار إلى الكفاءة والانتقائية.

ثاني أكسيد الكربون هو المساهم الرئيسي في ظاهرة الاحتباس الحراري. على الرغم من أنه من الممكن تحويل CO2 بالنسبة للمنتجات المفيدة، تعتمد الطرق الحرارية التقليدية على الهيدروجين من الوقود الأحفوري. ومن المهم تطوير أساليب بديلة تعتمد على الصور والتحفيز الكهربائي، مع الاستفادة من الطاقة الشمسية المستدامة ووفرة المياه في كل مكان.

وقال الدكتور ماداسامي ثانغاموثو، الباحث في كلية الكيمياء بجامعة نوتنغهام، والذي شارك في قيادة فريق البحث: “هناك مجموعة واسعة من المواد المختلفة المستخدمة في التحفيز الضوئي. ومن المهم أن يمتص المحفز الضوئي الضوء ويفصله “

طور الباحثون عملية لتسخين نيتريد الكربون إلى الدرجة المطلوبة من التبلور، وبالتالي تعظيم الخصائص الوظيفية لهذه المادة للتحفيز الضوئي. وباستخدام رش المغنطرون، قاموا بترسيب النحاس الذري في عملية خالية من المذيبات، مما يسمح بالاتصال الحميم بين ذرات أشباه الموصلات والمعادن.

وقالت تارا ليميرسييه، طالبة الدكتوراه التي نفذت العمل التجريبي في كلية الكيمياء بجامعة نوتنغهام: “لقد قمنا بقياس التيار الناتج عن الضوء واستخدمنا ذلك كمعيار للحكم على جودة المحفز. وحتى بدون النحاس، فإن الشكل الجديد من نيتريد الكربون أكثر نشاطًا بمقدار 44 مرة من نيتريد الكربون التقليدي. ومع ذلك، لدهشتنا، فإن إضافة 1 ملجم فقط من النحاس لكل 1 جرام من نيتريد الكربون أدى إلى مضاعفة هذه الكفاءة أربع مرات. والأهم من ذلك، أن الانتقائية قد تغيرت بالنسبة إلى غاز الميثان، وهو أحد آثار الاحتباس الحراري. من الغاز إلى الميثانول، وهو وقود أخضر ثمين.

وقال البروفيسور أندريه كلوبيستوف، من كلية الكيمياء بجامعة نوتنغهام: “إن تثمين ثاني أكسيد الكربون هو المفتاح لتحقيق طموح المملكة المتحدة الصافي. ومن الأهمية بمكان ضمان متانة المواد المحفزة لدينا لهذا التفاعل المهم. الميزة الكبرى للمحفز الجديد هو أنه مصنوع من عناصر مستدامة – الكربون والنيتروجين والنحاس – وكلها متوفرة بكثرة على كوكبنا. »

يمثل هذا الاختراع خطوة مهمة نحو فهم أعمق للمواد التحفيزية الضوئية في ثاني أكسيد الكربون2تحويل. وهذا يمهد الطريق لإنشاء محفزات انتقائية للغاية وقابلة للضبط حيث يمكن اختيار المنتج المطلوب عن طريق التحكم في المحفز على مقياس النانو.

يتم تمويل هذا العمل من خلال منحة برنامج EPSRC “الذرات المعدنية على الأسطح والواجهات (MASI) من أجل مستقبل مستدام” والتي تهدف إلى تطوير مواد محفزة لتحويل ثلاثة جزيئات رئيسية – ثاني أكسيد الكربون والهيدروجين والأمونيا – ذات أهمية حاسمة للاقتصاد. والبيئة. يتم تصنيع محفزات MASI بطريقة فعالة ذريًا لضمان الاستخدام المستدام للعناصر الكيميائية دون استنزاف احتياطيات العناصر النادرة واستغلال معظم العناصر المتوفرة على الأرض، مثل الكربون والمعادن الأساسية.

تلتزم جامعة نوتنجهام بدعم التقنيات الخضراء والمستدامة. تم إنشاء مجموعة Zero Carbon في منطقة إيست ميدلاندز لتسريع تطوير ونشر الابتكار في الصناعات الخضراء والتصنيع المتقدم.

..

Source link

orcalimaa

المصدر الرئيسي للأخبار والمعلومات الصحية والطبية الموثوقة وفي الوقت المناسب . توفير معلومات صحية ذات مصداقية ومجتمع داعم وخدمات تعليمية من خلال مزج الخبرة الحائزة على جوائز في المحتوى والخدمات المجتمعية وتعليقات الخبراء والمراجعة الطبية .

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى