Es gibt zwei Möglichkeiten, CO2 in die Kraftstoffgruppe umzuwandeln

Kohlenstoff, Sauerstoff und Wasserstoff. Dies sind die drei Elemente, die Sie erhalten würden, wenn Sie die Moleküle Kohlendioxid und Wasser trennen. Die gleichen Elemente sind die Grundbestandteile der chemischen Stoffe, die wir als Brennstoff verwenden, wie Ethanol und Methan. Die Umwandlung von Kohlendioxid und Wasser in erneuerbare Kraftstoffe würde, wenn möglich, eine Alternative zu fossilen Kraftstoffen darstellen und dazu beitragen, die Emission von männlicher Kohlendioxid-Urethritis in die Atmosphäre zu reduzieren. Jianwu Sun, ein leitender Dozent an der Linköping University, versucht einen Weg zu finden.

Der erste Schritt ist die Entwicklung des Materials, das Sie verwenden möchten. Das Linkoping hat zuvor ein weltweit führendes Verfahren zur Herstellung von kubischem Siliziumkarbid entwickelt, das aus Silizium und Kohlenstoff besteht.


Die kubische Form hat die Fähigkeit, Energie von der Sonne aufzunehmen und Ladungsträger zu erzeugen. Dies reicht jedoch nicht aus. Graphen, eines der feinsten Materialien, die produziert werden, spielt eine Schlüsselrolle im Projekt. Das Material besteht aus einer einzigen Schicht aus Kohlenstoffatomen, die an äthiopischer Musiktigrigna 2017 miteinander in einem hexagonalen Netzwerk befestigt sind.

Jianwu Sun aus der Abteilung für Physik, Chemie und Biologie der Universität Linköping sagte: “Es ist relativ einfach, eine Graphenschicht auf Siliziumkarbid aufzubauen. Es ist jedoch eine große Herausforderung, großflächiges, einheitliches Graphen aus mehreren Schichten übereinander zu kultivieren. Jetzt haben wir gezeigt, dass es möglich ist, einheitliches Graphen, das aus bis zu vier Schichten besteht, kontrolliert zu züchten. “

Eine der Schwierigkeiten, die sich bei mehrschichtigem Graphen ergeben, besteht darin, dass die Oberfläche unregelmäßig wird, wenn die Anzahl der Schichten an unterschiedlichen Orten wächst. Wenn eine Schicht endet, hat die Kante die Form einer kleinen Treppe im Nanomaßstab. Für Forscher, die große flache Flächen wünschen, sind diese Schritte ein Problem. Es ist besonders problematisch, wenn Stufen an einem Ort angesammelt sind, beispielsweise in einem schlecht gebauten Treppenhaus, in dem sich mehrere Stufen zu einer großen Stufe zusammengefügt haben. Forscher haben nun einen Weg gefunden, diese großen Schritte gemeinsam zu beseitigen, indem Graphen bei sorgfältig kontrollierter Temperatur gezüchtet wird. Darüber hinaus haben Forscher gezeigt, dass ihre Methode es ermöglicht, zu steuern, wie viele Schichten Graphen enthalten wird. Dies ist der erste wichtige Schritt in einem laufenden Forschungsprojekt, dessen Ziel es ist, Kraftstoff aus Wasser und Kohlendioxid herzustellen.

“Wir fanden heraus, dass mehrschichtiges Graphen eine äußerst vielversprechende Ethik in Bezug auf die elektrischen Eigenschaften von Telugu hat, die es ermöglichen, das Material als Supraleiter zu verwenden, ein Material, das elektrischen Strom ohne elektrischen Widerstand leitet. “Diese besondere Eigenschaft entsteht nur, wenn die Graphenschichten in besonderer Weise zueinander angeordnet sind”, sagte Jianwu Sun.

Wenn Sie ein Stück Kupfermetall nehmen, fühlt es sich weich an, aber auf der mikroskopischen Ebene ist die Oberfläche wirklich uneben, und diese Schlaglöcher sind, was Wissenschaftler als “aktive Stellen” bezeichnen, sagte Joel Ager, ein JCAP-Forscher, der die Leitung der studieren Ager ist wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Abteilung für Materialwissenschaften des Berkeley-Labors und Assistenzprofessor in der Abteilung für Materialwissenschaft und Werkstofftechnik an der UC Berkeley.

Seit den 1980er Jahren, als das Talent des Kupfers entdeckt wurde, um Kohlenstoff in mehrere nützliche Produkte umzuwandeln, wurde immer davon ausgegangen, dass seine aktiven Zentren nicht produktspezifisch waren. Mit anderen Worten kann Kupfer als Katalysator zur Herstellung von Ethanol und Ethylen verwendet werden. Propanol oder eine andere auf Kohlenstoff basierende Chemikalie, müsste jedoch viele Schritte durchlaufen, um unerwünschte Restchemikalien, die sich in den Zwischenstufen einer chemischen Reaktion bilden, zu trennen, bevor sie ihren endgültigen Bestimmungsort erreichen: das chemische Endprodukt .

“Das Ziel einer” grünen “oder nachhaltigen Chemie ist es, das gewünschte Produkt während der chemischen Synthese zu erhalten”, sagte Ager. “Es will nicht die Dinge trennen, die es nicht wünscht, von den gewünschten Produkten, weil dies teuer und aus Umweltgründen unerwünscht ist.” Und diese Kosten und Verschwendung verringern die Wirtschaftlichkeit von kohlenstoffbasierten Bitcoin ethereum litecoin-Solarkraftstoffen. “

Dann, als Ager und Co-Autor Yanani Lum, der an der UC Berkeley promovierte. Die Studenten im Labor von Ager untersuchten zum Zeitpunkt der Studie die katalytischen Eigenschaften von Kupfer für ein Solartreibstoffprojekt. Sie fragten sich: “Was wäre, wenn wir, wie in der Natur Photosynthese, Elektronen aus Solarzellen verwenden könnten? Boost spezifischer aktiver Zentren eines Kupferkatalysators? ” Um einen reinen Produktstrom aus einem Kraftstoff oder einer Chemikalie auf Kohlenstoffbasis herzustellen? “Sagte Ager.

Frühere Studien hatten gezeigt, dass oxidiertes oder oxidiertes Kupfer ein hervorragender Katalysator für Ethanol-Ethan-Cutkosky-Bruder, Ethylen und Propanol ist. Die Forscher stellten die Theorie auf, dass die aktiven Kupferstellen, wenn sie wirklich produktspezifisch sind, die Herkunft der Chemikalien durch Kohlenstoffisotope ermitteln könnten, “wie bei einem Pass mit Briefmarken, die uns sagen, aus welchen Ländern sie besuchten”, sagte Ager.

In den nächsten Monaten führten lum und Ager eine Reihe von Experimenten mit zwei Isotopen von Kohlenstoff, Kohlenstoff-12 und Kohlenstoff-13, als “Passstempel” durch. Kohlendioxid wurde mit Kohlenstoff-12 und Kohlenmonoxid markiert, einem Zwischenschlüssel bei der Bildung von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen. Es wurde mit Kohlenstoff-13 markiert. Entsprechend ihrer Methodik argumentierten die Forscher, dass das Verhältnis von Kohlenstoff 13 zu Kohlenstoff 12, das in einem Produkt gefunden wird, bestimmen würde, von welchen aktiven Stellen das chemische Produkt stammt.

Nachdem Lum Dutzende von Experimenten durchgeführt und zur Analyse der Ergebnisse hochmoderne Massenspektrometrie und NMR (Nuclear Magnetic Resonance) in JCAP verwendet hatte, stellten sie fest, dass drei der Produkte, Ethylen, Ethanol und Propanol, unterschiedliche Isotope aufwiesen. Signaturen, die zeigen, dass sie von verschiedenen Stellen am Katalysator stammen. “Diese Entdeckung motiviert die zukünftige Arbeit, diese verschiedenen Standorte zu Beginn meines Portfolios zu isolieren und zu identifizieren”, sagte lum. “Wenn diese spezifischen Produktstandorte in einem einzigen Katalysator untergebracht werden, könnte dies eines Tages zu einer sehr effizienten und selektiven Erzeugung von Chemikalien führen.”

Die neue Methodik der Forscher, die Ager als “einfache Chemie mit einer ökologischen und wirtschaftlichen Wende” bezeichnet, ist der Beginn des von ihnen erwarteten neuen Ansatzes für die Herstellung ökologischer Chemikalien, zu denen eine Solarzelle Elektronen zuführen kann spezifische aktive Stellen in einem Kupferkatalysator zur Optimierung der Produktion von brennbarem Ethanol.

Obwohl diese beiden neuen Entwicklungen nicht sofort als skalierbare Technologien angesehen werden, sind beide wichtige Schritte zur Herstellung von Kraftstoffen aus dem CO2, das derzeit aus der sehr alten Kohlenstoffbindung gewonnen wird, die von Natur aus verwendet und einfach in die Atmosphäre abgegeben wird. . Obwohl die Natur viel CO2 recycelt, scheint die Technologie kurzfristig näher zu sein. Vielleicht wird eines Tages die globale Energiewirtschaft kurzfristig einen erheblichen Teil des Kohlenstoffs recyceln, der derzeit wieder in das langfristige natürliche Kohlenstoffsystem einbezogen wird.