Репортаж от Wedoany，Команда учёных под руководством Йельского университета (США) разработала новый искусственный «лист», который с рекордной эффективностью имитирует фотосинтез, напрямую преобразуя солнечный свет, воду и углекислый газ в жидкое топливо — метанол. Выход метанола в 32 раза превышает показатели предыдущих искусственных «листьев», предназначенных для его получения. Соответствующая статья опубликована в новом номере журнала Journal of the American Chemical Society.
Новая система воплощает многолетние исследования команды: уникальный катализатор и инновационный фотоэлектрод. Вместе они формируют более мощный и упрощённый путь преобразования, который может быть расширен для более широкого спектра применений.
Ранее команда уже разработала этот катализатор, который использует электрическую энергию для преобразования углекислого газа и воды в метанол. Активным центром катализа является мономолекулярная структура фталоцианина кобальта (или его производных). Эта молекулярная структура закрепляется на поверхности углеродных нанотрубок. Углеродные нанотрубки обладают чрезвычайно высокой прочностью, отличной электропроводностью и теплопроводностью, что позволяет непрерывно и с высокой скоростью доставлять электроны к каталитическим центрам, восстанавливая углекислый газ до метанола. Это процесс шестиэлектронного восстановления, то есть в одну молекулу углекислого газа вводится шесть электронов. До этого открытия передача электронов была ограничена двухэлектронным восстановлением, и молекулярные катализаторы могли преобразовывать углекислый газ только в такие продукты, как угарный газ.
Фотоэлектрод состоит из массива кремниевых микростолбиков, покрытых фуллереновым углеродом. Эта структура отличается продуманным дизайном, сочетая идеальную геометрию для генерации и разделения зарядов, специально адаптированную поверхность для переноса электронов и большую площадь для закрепления катализатора.
На этот раз команда объединила этот фотоэлектрод, катализатор и многопереходный перовскитный фотоэлектрический микромодуль в независимую систему солнечного топлива, достигнув самой высокой за всю историю эффективности фотоэлектрохимического каталитического преобразования углекислого газа в метанол на основе кремния. Эффективность преобразования света в метанол составила 0,8%, что в 32 раза превышает предыдущий рекорд преобразования света в метанол с помощью искусственных «листьев».
Этот новый «лист» способен улавливать из воздуха углекислый газ — главного виновника изменения климата, производя всё более востребованное химическое сырьё и альтернативное жидкое топливо — метанол, открывая тем самым новый перспективный путь преобразования и хранения солнечной энергии. Команда планирует продолжить оптимизацию структуры этого нового «листа» для дальнейшего повышения эффективности преобразования.
Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com
