Sciencemag.cz
Doporučujeme
Výzkumníci z University of Illinois v Chicagu navrhli solární článek, který namísto elektřiny generuje palivo a váže CO2. Jde tedy o jakousi obdobu fotosyntézy.
Sluneční energie je použita podobně jako při fotosyntéze k redukci oxidu uhličitého. Samozřejmě se v této souvislosti argumentuje i odčerpáváním uhlíku z atmosféry, i když to je jedno – zase se tam vrátí po spálení paliva; podobně jako když sluncem rozložíme vodu a budeme pak spalovat vodík, z hlediska uhlíku nula od nuly pojde.
Samotný princip výroby paliva je ovšem nový a velmi zajímavý. Vytváří se ne přímo organická látka jako při fotosyntéze, ale směs vodíku a oxidu uhelnatého. Podobné reakce dosud vyžadovaly nákladné katalyzátory na bázi drahých kovů, navíc výtěžnost nebyla velká. Hlavní autor studie Mohammad Asadi uvádí, že jejich největším přínosem je právě vývoj nového katalyzátoru. Soustředili se na chlakogenidy (sulfidy a další sloučeniny, kde prvek ve skupině pod sírou funguje jako aniont; konkrétně sloučeniny s přechodnými kovy – transition metal dichalcogenides, TDMC), nakonec si vybrali diselenid wolframu (z toho se vzorec nepozná, nicméně dle dalšího dohledání má jít o WSe2).
Celé uspořádání umělého listu je ovšem značně komplikované. Katalyzátor v nanoformě se míchal s iontovou kapalinou, článek měl dvě oddělené komory s elektrolytem a tři elektrody. Jako iontová kapalina se použil ethyl-methyl-imidazolium tetrafluoroborát smíchaný s vodou 1:1. Tato směs pak chránila katalyzátor před oxidací – starší pokusy tohoto typu měly ten problém, že se při nich katalyzátor rychle „otrávil“.
Umělý list má jako základ křemíkový podklad, velikost jedné buňky je kolem 18 cm čtverečních. Na straně katody je disulfid wolframu v iontové kapalině, na straně anody oxid kobaltu v elektrolytu fosforečnanu draselného.
Při průměrném osvětlení (100 wattů na metr čtvereční) se na katodě uvolňuje vodík a oxid uhelnatý, na anodě kyslík. Na anodě vznikají také vodíkové ionty, ty pak difundují po membráně na katodu, kde reagují s CO2.
Studie byla publikována v Science a výzkumná instituce se již snaží metodu patentovat. Postup by měl být použitelný nejen ve velkých solárních farmách, ale i v malých aplikacích. Tímto způsobem by se také mohly pohánět kosmické sondy tam, kde je k dispozici voda i oxid uhličitý.
Zdroj: Phys.org
Poznámky:
Celé si to asi nejsnáze představit jako elektrolýzu vody podobně jako při klasické fotosyntéze, kdy pak vodík částečně reaguje s CO2 za vzniku CO. Souhrnně
CO2 + H2O = H2 + CO + O2
Otázka: Předpokládá se, že palivo by se pak na místě (v noci apod.) spalovalo pro výrobu elektřiny?
Uspořádání je ovšem hodně komplikované, látek v systému „nějak moc“. Na jednom místě v původním textu se zmiňují tři elektrody, dále se to už ale nijak nerozvádí…?
