En-to-punch katalysatorer, der fanger kuldioxid til renere brændstoffer

Kobber- og platinnanopartikler tilføjet til overfladen af ​​en blå titaniumoxid-fotokatalysator forbedrer dens evne til at genbruge atmosfærisk kuldioxid til kulbrintebrændstoffer markant.

Den modificerede fotokatalysator blev udviklet og testet af forskere ved Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST), med kolleger i Korea, Japan, og USA. Den konverterede sollys til brændstof med en effektivitet på 3,3 % over 30 minutters perioder. Denne 'fotokonverteringseffektivitet' er en vigtig milepæl, rapporterer forskerne i deres undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Energi- og miljøvidenskab , da det betyder, at storstilet brug af denne teknologi bliver en mere realistisk udsigt.

Fotokatalysatorer er halvledende materialer, der kan bruge energien fra sollys til at katalysere en kemisk reaktion. Forskere undersøger deres brug til at opfange skadelig kuldioxid fra atmosfæren som et af mange midler til at lindre den globale opvarmning. Nogle fotokatalysatorer bliver testet for deres evne til at genbruge kuldioxid til kulbrintebrændstoffer som metan, hovedkomponenten i naturgas. Metanforbrænding frigiver mindre kuldioxid til atmosfæren sammenlignet med andre fossile brændstoffer, gør det til et attraktivt alternativ. Men forskere har haft svært ved at fremstille fotokatalysatorer, der producerer et tilstrækkeligt stort udbytte af kulbrinteprodukter til, at deres anvendelse er praktisk.

Professor Su-Il In fra DGIST's Department of Energy Science and Engineering og hans kolleger modificerede en blå titaniumoxid-fotokatalysator ved at tilføje kobber- og platinnanopartikler til dens overflade.

Kobber har god kuldioxidadsorption, mens platin er meget god til at adskille de tiltrængte ladninger, der genereres af den blå titaniumdioxid, fra solens energi.

Holdet udviklede et unikt set-up til nøjagtigt at måle katalysatorens fotokonverteringseffektivitet. Katalysatoren blev anbragt i et kammer, der modtog en kvantificerbar mængde kunstigt sollys. Kuldioxidgas og vanddamp bevægede sig gennem kammeret, passerer over katalysatoren. En analysator målte de gasformige komponenter, der kom ud af kammeret som et resultat af den fotokatalytiske reaktion.

Den blå titanoxidkatalysator omdanner energien i sollys til ladninger, der overføres til kulstof- og brintmolekylerne i kuldioxid og vand for at omdanne dem til metan- og ethangasser. Tilsætningen af ​​kobber- og platinnanopartikler på katalysatorens overflade viste sig at forbedre effektiviteten af ​​denne proces betydeligt.

"Fotokatalysatoren har en meget høj konverteringseffektivitet og er relativt nem at fremstille, gør det fordelagtigt for kommercialisering, " siger prof. In."

Holdet planlægger at fortsætte sine bestræbelser på at forbedre katalysatorens fotokonverteringseffektivitet yderligere, at gøre den tyk nok til at absorbere alt indfaldende lys, og for at forbedre dens mekaniske integritet for at muliggøre lettere håndtering.