Kunstig fotosynteseteknologi dukker op

Koreanske forskere bestræber sig på at gøre kunstig fotosynteseteknologi til virkelighed for at opnå kulstofneutralitet eller opnå en netto CO2 -emissionsværdi på nul. Kunstig fotosyntese er en teknologi, der efterligner naturlig fotosyntese ved at bruge den modtagne sollys energi til at omdanne kuldioxid til højværdige forbindelser, såsom ethylen, methanol, og ethanol. Imidlertid, økonomiske og tekniske begrænsninger har gjort det muligt for den relevante forskning kun at skride frem under laboratorieforholdene; denne forskning er blevet klassificeret inden for solcelleforskning og forskning i carbondioxidkonvertering. Småskalaundersøgelser under laboratorieforholdene om implementering af kunstig fotosyntese indebærer, at der stadig er mange forhindringer, der skal overvindes for at opnå praktiske anvendelser.

Det blev rapporteret, at forskergruppen ledet af Dr. Hyung Suk Oh og Dr. Woong Hee Lee fra Clean Energy Research Center ved Korea Institute of Science and Technology i samarbejde med Dr. Jae Soo Yoo fra Kyung Hee University udviklede nanometerstørrelse grenformede wolfram-sølvkatalysatorelektroder, der kan opnå kulilte i høje udbytter fra det elektrokemiske kuldioxidomdannelsessystem. Disse kan også bruges til at kombinere kuldioxidomdannelsessystemet med siliciumsolceller for at opnå et stort kunstigt fotosyntesesystem, der kan drives i virkelige solmiljøer.

Den udviklede katalysator kan påføres kulilteproduktionssystemer, der fungerer ved at omdanne gasformig kuldioxid til kulilte; disse viste mere end 60% stigning i kulilteudbytte end konventionel sølvkatalysator og forblev stabil selv efter 100 timers forsøg. Desuden, den førstnævnte øgede effektivitet og holdbarhed fra katalysatormaterialeperspektivet blev undersøgt ved hjælp af elektronmikroskopi og realtidsanalyse, og det blev opdaget, at katalysatorens tredimensionelle struktur og grenformens krystalstruktur bidrog til det høje udbytte.

Forskerne brugte yderligere katalysatoren til at udvikle et kunstigt fotosyntesesystem ved at kombinere et kuldioxidomdannelsessystem med 120 cm ² kommercialiserede silicium solceller, og systemet fungerede problemfrit. Dette system udviste en høj sollys-til-konverteringseffektivitet på 12,1%, som er den højeste rapporterede værdi for alle kunstige fotosyntesesystemer baseret på silicium solceller udviklet til dato. Systemet omdannede også med succes kuldioxid til kulilte med høj effektivitet udelukkende i nærvær af sollys i et udendørs miljø.

Dr. Hyung Suk Oh of KIST sagde, at de "udviklede et meningsfuldt kunstigt fotosyntesesystem, der direkte fungerer gennem sollys i virkelige solmiljøer ved hjælp af kommercialiserede siliciumsolceller. Hvis højeffektiv kunstig fotosynteseteknologi kan omsættes i praksis baseret på denne undersøgelse, vi kan reducere udledningen af ​​drivhusgasser ved at omdanne kuldioxid, der udtømmes fra stålværker og petrokemiske anlæg til kulilte, og vi kan producere grundlæggende kemiske forbindelser fremstillet i petrokemiske planter gennem den kunstige fotosyntesemetode, hvilket medfører kulneutralitet. "

Resultaterne af denne undersøgelse blev offentliggjort i det seneste nummer af Anvendt katalyse B:Miljø .