منوعات

يقوم باحثو الكيمياء بتعديل تكنولوجيا الطاقة الشمسية لإنتاج غازات دفيئة أقل ضررًا

يستخدم الباحثون في قسم الكيمياء التابع لجامعة نورث كارولاينا في تشابل هيل أشباه الموصلات لحصد الطاقة الشمسية وتحويلها إلى مركبات عالية الطاقة يمكنها إنتاج وقود صديق للبيئة.

في المقالة “إنهاء الميثيل للسيليكون من النوع p يمكّن من إنتاج ثاني أكسيد الكربون الكهروضوئي الانتقائي2 التخفيض بواسطة محفز جزيئي الروثينيوم “، نشر في رسائل الطاقة ACSيشرح الباحثون كيف يستخدمون عملية تسمى إنهاء الميثيل، والتي تستخدم مركبًا عضويًا بسيطًا مكونًا من ذرة كربون واحدة مرتبطة بثلاث ذرات هيدروجين لتعديل سطح السيليكون، وهو مكون أساسي في الخلايا الشمسية، لتحسين أدائه في تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى أول أكسيد الكربون. باستخدام ضوء الشمس.

تم دعم هذا البحث من قبل مركز الأساليب الهجينة للطاقة الشمسية في الوقود السائل (CHASE)، وهو مركز لابتكار الطاقة بتمويل من مكتب العلوم التابع لوزارة الطاقة، واستنادا إلى عملية تسمى التمثيل الضوئي الاصطناعي، والتي تحاكي كيفية استخدام النباتات لأشعة الشمس لتحويلها إلى طاقة شمسية. كربون. ثاني أكسيد الكربون إلى جزيئات غنية بالطاقة. ثاني أكسيد الكربون هو أحد الغازات الدفيئة الرئيسية التي تساهم في تغير المناخ. ومن خلال تحويله إلى أول أكسيد الكربون، وهو غاز دفيئة أقل ضررًا وعنصر أساسي في أنواع الوقود الأكثر تعقيدًا، قال الباحثون إنهم يستطيعون التخفيف من التأثير البيئي لانبعاثات ثاني أكسيد الكربون.

قالت غابرييلا بين، المؤلفة الأولى للورقة البحثية والحاصلة على درجة الدكتوراه: “أحد التحديات التي تواجه الطاقة الشمسية هو أنها ليست متاحة دائمًا عندما نكون في أمس الحاجة إليها”. طالب الكيمياء. “Un autre défi est que l’électricité renouvelable, comme celle des panneaux solaires, ne fournit pas directement les matières premières nécessaires à la fabrication de produits chimiques. Notre objectif est de stocker l’énergie solaire sous forme de combustibles liquides qui pourront être utilisés فيما بعد.”

استخدم الباحثون محفزًا جزيئيًا من الروثينيوم مع قطعة من السيليكون المعدل كيميائيًا، يُسمى القطب الضوئي، مما سهّل تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى أول أكسيد الكربون باستخدام الطاقة الضوئية دون إنتاج منتجات ثانوية غير مرغوب فيها، مثل أول أكسيد الكربون وغاز الهيدروجين، مما يجعل العملية أكثر كفاءة. عند تحويل الكربون. ثاني أكسيد إلى مواد أخرى.

وقالت جيليان ديمبسي، المؤلف المشارك للورقة البحثية والأستاذ المتميز بومان وجوردون جراي، إنهم عندما أجروا تجارب في محلول مملوء بثاني أكسيد الكربون، وجدوا أنهم يستطيعون إنتاج أول أكسيد الكربون بكفاءة تصل إلى 87%، أي أن النظام يستخدم معدلًا أقطاب السيليكون الضوئية قابلة للمقارنة أو أفضل من الأنظمة التي تستخدم الأقطاب المعدنية التقليدية، مثل الذهب أو البلاتين.

بالإضافة إلى ذلك، استخدم قطب السيليكون الضوئي طاقة كهربائية أقل بمقدار 460 مللي فولت لإنتاج تفاعل مقارنة باستخدام الكهرباء وحدها. ووصف ديمبسي هذا الأمر بأنه مهم لأن العملية تستخدم حصاد الضوء المباشر لتكملة أو تعويض الطاقة اللازمة لدفع التفاعل الكيميائي الذي يحول ثاني أكسيد الكربون إلى أول أكسيد الكربون.

وقال ديمبسي، وهو أيضا نائب مدير تشيس: “الأمر المثير للاهتمام هو أن أسطح السيليكون تنتج عادة الهيدروجين بدلا من أول أكسيد الكربون، مما يزيد من صعوبة الإنتاج من ثاني أكسيد الكربون”. “باستخدام سطح السيليكون الخاص المنتهي بالميثيل، تمكنا من تجنب هذه المشكلة. تعديل سطح السيليكون يجعل عملية تحويل ثاني أكسيد الكربون2 إلى أول أكسيد الكربون الأكثر كفاءة وانتقائية، والذي يمكن أن يكون مفيدًا جدًا لصنع الوقود السائل من ضوء الشمس في المستقبل. »

تعاون بين وديمبسي في البحث مع البروفيسور ألكسندر ميلر. وإريك عساف، طالب دراسات عليا سابق في القسم؛ ريناتو سامبايو، عالم أبحاث رئيسي؛ ماديسون ستيوارت، طالب كيمياء جامعي؛ وستيفن ترينياك، عالم أبحاث رئيسي.

يتكون CHASE من سبع مؤسسات مختلفة، يقع مقرها الرئيسي في UNC-Chapel Hill، وحصل على تمويل بقيمة 40 مليون دولار من وزارة الطاقة في عام 2020 لتسريع الأبحاث الأساسية حول طرق إنتاج الوقود من ضوء الشمس.

..

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