Жидкое углеводородное топливо из CO2 и воды

Уже некоторое время ученые ищут способы удалить избыток углекислого газа из атмосферы. Ряд последних экспериментов в данном направлении был сосредоточен на использовании этого газа для создания пригодного топлива.
Результатом таких экспериментов стали водород и метанол, но процессы их получения часто включают в себя различные, не всегда эффективные, методы и целый ряд сложных шагов. На этот раз исследователи продемонстрировали одностадийную конверсию диоксида углерода и воды, в непосредственно простое и недорогое жидкое углеводородное топливо с использованием комбинации света высокой интенсивности, направленного нагрева и высокого давления.
Исследователи из Университета штата Техас в Арлингтоне (UTA) сообщили, что этот прорыв технологии устойчивых видов топлива использует углекислый газ из атмосферы. Дополнительным преимуществом метода является возможность производить кислород в качестве побочного продукта, что вместе должно оказать четкое положительное воздействия на окружающую среду.
Один из ведущих исследователей проекта Брайан Деннис, профессор механической и аэрокосмической техники Университета, пояснил, что для синтеза жидких углеводородов из углекислого газа и воды в одностадийном реакторе впервые было использовано тепло и свет.
Концентрированный свет приводит в действие фотохимическую реакцию, которая генерирует высокоэнергетические промежуточные продукты и тепло для совершения термохимических реакций формирования углеродной цепи. Это приводит к получению углеводорода в одностадийном процессе.
Одношаговый процесс преобразования, известный как солнечное фототермохимическое алифатическое обратное внутрипластовое горение, превращает углекислый газ и воду в кислород и жидкие углеводороды с использованием фототермохимического проточного реактора, работающего при температуре от 180 ° C до 200 ° C и при давлении до шести атмосфер.
Фредерик Макдонелл, профессор кафедры химии и биохимии Университета и один из ведущих исследователей проекта, добавил, что новый процесс также обладает важным преимуществом перед электромобилями или автомобилями, работающими на газообразном водородном топливе. Углеводородные продукты данной реакции являются именно тем, что используется в существующих автомобилях, грузовиках и самолетах, так что для их применения не было бы никакой необходимости изменять текущую распределительную систему.
Для того, чтобы начать гибридные фотохимические и термохимические реакции, в качестве фотокатализатора был использован диоксид титана (TiO2). Это соединение является очень эффективным в области гидролиза, расщепляя воду на водород и кислород. Также оно представляет собой катализатор, очень эффективный под воздействием УФ-света, но не такой эффективный под обычным видимым светом.
Макдоннел сообщил, что следующий шаг исследователей заключается в создании фотокатализатора, который лучше согласован с солнечным спектром. В этом случае станет возможным более эффективно использовать весь спектр падающего света, чтобы работать в направлении получения устойчивого солнечного жидкого топлива.
По результатам исследования команда предполагает, что кобальт, рутений, или даже железо могут рассматриваться как хорошие кандидаты в качестве нового катализатора. В частности, как наблюдалось в эксперименте, TiO2 понижал интенсивность фотолюминесценции при более высоком давлении.
В будущем исследователи предполагают использование параболических зеркал, для концентрации солнечного света на катализаторе в реакторе, что обеспечит как необходимый нагрев, так и фотовозбуждение для реакции, происходящей без необходимости использования других внешних источников питания. Группа также считает, что любое избыточное тепло, созданное таким образом, может быть использовано, чтобы обеспечить энергией другие функции установок по производству солнечного топлива, например, разделение материалов и очистку воды.

Источник: facepla.net