En højeffektiv fotokatalysator til omdannelse af kuldioxid til miljøvenlig energi ved hjælp af sollys

DGIST Professor In Su-ils forskerhold har udviklet en højeffektiv fotokatalysator, der udnytter sollys til at omdanne kuldioxid (CO₂ ), den primære årsag til global opvarmning, til metan (CH₄ ) brændstof. Forskerholdet forventer, at denne miljøvenlige teknologi kan anvendes til Carbon Capture and Utilization (CCU) teknologi.

Ifølge et amerikansk universitetsforskerhold har den nuværende koncentration af kuldioxid i atmosfæren nået sit højeste niveau i 14 millioner år med 420 ppm. Verdens Meteorologiske Organisation (WMO) forudsiger, at 2024 bliver et varmere år end sidste år på grund af indflydelsen fra El Niño.

World Economic Forum (WEF) har identificeret klimaændringer som den største globale risiko blandt 34 kriser, som verden står over for på områder, herunder økonomi, samfund, teknologi og geopolitik, hvilket kan føre til internationale konflikter som følge af udtømning af ressourcer og polarisering. Derfor er det uundgåeligt at reducere koncentrationen af ​​kuldioxid i atmosfæren for at overvinde kriser forårsaget af klimaændringer.

I denne henseende er forskning i fotokatalysatorer, der er i stand til at reducere kuldioxidemissioner og samtidig omdanne det til nyttigt brændstof, blevet aktivt forfulgt. Fotokatalysatorforskning har fået opmærksomhed som en lovende Carbon Capture and Utilization (CCU) teknologi for fremtiden, da de udelukkende er afhængige af sollys uden behov for yderligere energitilførsel, såsom elektricitet, hvilket gør deres systemer i sagens natur enkle.

Imidlertid er de fleste fotokatalysatorer udviklet indtil videre sammensat af en krystalstruktur med regelmæssigt arrangerede atomer. Forskere har derfor stået over for begrænsninger, såsom betingelserne for, at sammensætningen overholder arrangementet af bestanddele, ved at designe forskellige aktive pletter inde i katalysatoren og samtidig bevare strukturen.

På denne baggrund har professor In Su-ils forskerhold ved DGIST udviklet en højeffektiv fotokatalysator, der inkluderer forskellige aktive pletter og forbedrer elektronoverførselsydelsen.

Forskerholdet fremstillede en "amorf struktur af In₂ TiO₅ photocatalyst" indeholdende "Ti ³⁺ aktive pletter, der kan adsorbere og aktivere kuldioxid" og "In ³⁺ aktive pletter, der kan nedbryde vand for at levere protoner," og inkorporerede det i molybdændiselenid (MoSe₂ ) nanolag for at forbedre ydeevnen for elektronoverførsel.

Gennem strukturelle analyser bekræftede forskerholdet, at den nyudviklede fotokatalysator omdanner metan 51 gange mere end det kommercielt tilgængelige TiO₂ fotokatalysatorer.

Professor In Su-il fra DGIST sagde:"Denne forskning har betydning, da den har udviklet en højeffektiv fotokatalysatorteknologi med dobbelte aktive pletter. Vi vil udføre opfølgende forskning om forbedring af energitab og stabilitet af amorfe fotokatalysatorer til fremtidig kommercialisering af de teknologi."

Forskningen er publiceret i Chemical Engineering Journal .

Flere oplysninger: Niket S. Powar et al., Dynamic Ti ³⁺ og In ³⁺ dobbelte aktive websteder på In₂ TiO₅ at forbedre synligt lys-drevet gasfase fotokatalytisk CO₂ reduktion, Chemical Engineering Journal (2023). DOI:10.1016/j.cej.2023.147966

Journaloplysninger: Chemical Engineering Journal

Leveret af DGIST (Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology)