مصدر الصورة: MaxPixel. (CC0)
لقد صمم الكيميائيون جزيءًا يستخدم الضوء أو الكهرباء لتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى أول أكسيد الكربون - وهو مصدر وقود خالٍ من الكربون - أكثر كفاءة من أي طريقة أخرى "للحد من الكربون".
يقول ليانغ شي لي ، وهو أستاذ مشارك في قسم الكيمياء في جامعة إنديانا في بلومنجتون: «إذا كان بإمكانك إنشاء جزيء كافي كافي لهذا التفاعل ، فسوف ينتج طاقة خالية ويمكن تخزينها على شكل وقود». "هذه الدراسة هي قفزة كبيرة في هذا الاتجاه".
ينتج الوقود المحروق - مثل أول أكسيد الكربون - ثاني أكسيد الكربون ويطلق الطاقة. يتطلب تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى وقود على الأقل نفس القدر من الطاقة. كان الهدف الرئيسي بين العلماء هو تقليل الطاقة الزائدة المطلوبة.
هذا هو بالضبط ما يحققه جزيء لي: يتطلب أقل قدر من الطاقة المبلغ عنها حتى الآن لدفع تشكيل أول أكسيد الكربون. الجزيء - وهو مركب نانوغرافي - رنيوم متصل عبر مركب عضوي يعرف باسم البيبيريدين - يطلق تفاعل عالي الفعالية يحول ثاني أكسيد الكربون إلى أول أكسيد الكربون.
إن القدرة على إنشاء أول أكسيد الكربون بكفاءة وبشكل حصري هو أمر مهم بسبب تنوع الجزيئات.
"أول أكسيد الكربون هو مادة خام مهمة في الكثير من العمليات الصناعية ،" يقول لي. "إنها أيضًا طريقة لتخزين الطاقة كوقود محايدة الكربون نظرًا لأنك لا تعيد الكربون إلى الغلاف الجوي أكثر مما سبق لك إزالته. أنت ببساطة تعيد إطلاق الطاقة الشمسية التي استخدمتها في صنعها. "
إن سر كفاءة الجزيء هو nanographene ، وهو عبارة عن قطعة من الجرافيت بحجم النانومتر ، وهو شكل شائع من الكربون (أي "الرصاص" الأسود في الأقلام الرصاص) ، لأن لون المادة المظلمة يمتص كمية كبيرة من أشعة الشمس.
يقول لي إن معقدات البيبيريدين المعدني تمت دراستها منذ وقت طويل لخفض ثاني أكسيد الكربون إلى أول أكسيد الكربون مع ضوء الشمس. لكن هذه الجزيئات يمكن أن تستخدم فقط قطعة صغيرة من الضوء في ضوء الشمس ، في المقام الأول في نطاق الأشعة فوق البنفسجية ، والذي هو غير مرئي للعين المجردة. على النقيض من ذلك ، يستفيد الجزيء من قدرة nanographene الماصة للضوء على خلق تفاعل يستخدم ضوء الشمس في الطول الموجي إلى 600 nanometers - وهو جزء كبير من طيف الضوء المرئي.
يقول لي إن الجزيء يعمل أساسًا كنظام مكون من جزئين: "جامع طاقة" نانوغرافي يمتص الطاقة من أشعة الشمس و "محرك" الرينيوم الذري الذي ينتج أول أكسيد الكربون. يحرك مجمّع الطاقة تدفق الإلكترونات إلى ذرة الرينيوم ، التي تربط وتربط ثاني أكسيد الكربون المستقر بشكل طبيعي إلى أول أكسيد الكربون.
نشأت فكرة ربط nanographene بالمعدن من جهود لي السابقة لإنشاء خلية شمسية أكثر فاعلية مع المادة الكربونية. يقول: "لقد سألنا أنفسنا: هل يمكن أن نقطع الإنسان الأوسط - الخلايا الشمسية - ونستخدم جزيئات النانوغروجين التي تمتص الضوء من أجل دفع التفاعل؟"
بعد ذلك ، يخطط لي لجعل الجزيء أكثر قوة ، بما في ذلك جعله يدوم لفترة أطول والبقاء على قيد الحياة في شكل غير سائل ، بما أن العوامل الحفازة الصلبة أسهل في الاستخدام في العالم الحقيقي. وهو يعمل أيضًا على استبدال ذرة الرينيوم في الجزيء - وهو عنصر نادر - مع المنجنيز ، وهو معدن أكثر شيوعاً وأقل تكلفة.
قام مكتب جامعة إنديانا لنائب وكيل البحوث والمؤسسة الوطنية للعلوم بدعم البحث الذي يظهر في مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية.
المصدر جامعة إنديانا
كُتبٌ ذاتُ صِلَةٍ
at سوق InnerSelf و Amazon
