Исследователи из Кембриджского университета и Калифорнийского университета в Беркли разработали устройство, которое может стать прорывом в области устойчивой энергетики. Новый искусственный лист использует солнечную энергию для преобразования углекислого газа в углеводороды, обеспечивая альтернативу ископаемому топливу и сокращая выбросы парниковых газов.
Устройство состоит из солнечной батареи на основе перовскита, материала с высокой эффективностью поглощения света, и катализатора, состоящего из медных наночастиц в форме цветков. Это сочетание позволяет эффективно производить такие углеводороды, как этан и этилен – ключевые соединения, используемые в производстве топлива, химикатов и пластика.
В настоящее время большая часть углеводородов получается из ископаемых источников, что приводит к выбросам CO₂ и загрязнению окружающей среды. Однако новый метод позволяет использовать углекислый газ в качестве сырья, превращая его в полезные химические соединения. В результате получается процесс без дополнительных выбросов углерода, что делает его более экологичным.
Исследование, опубликованное в журнале Nature Catalysis, основано на предыдущих разработках в области искусственного фотосинтеза. Принцип работы устройства напоминает природный процесс: оно поглощает солнечную энергию и использует ее для преобразования CO₂ и воды в углеводородные молекулы.
Ключевым элементом нового устройства стали медные «наноцветы», которые позволяют создавать более сложные углеводороды. В отличие от традиционных металлических катализаторов, которые ограничены в продуктах реакции, этот метод открывает возможности для получения соединений с двумя атомами углерода. Для повышения эффективности ученые также интегрировали кремниевые нанопроволочные электроды, которые помогают окислять глицерин – органическое соединение, ускоряющее процесс.
Этот метод не только способствует сокращению выбросов углекислого газа, но и позволяет производить ценные химические вещества, такие как глицерат, лактат и формиат. Эти соединения находят применение в фармацевтике, косметической индустрии и синтетической химии.
Несмотря на то, что текущая эффективность преобразования CO₂ в углеводороды составляет около 10%, исследователи работают над улучшением конструкции катализатора для повышения выхода конечных продуктов. Дальнейшие разработки могут позволить расширить возможности технологии и адаптировать ее для более сложных химических процессов.
Перспективы развития этой технологии обнадеживают: со временем искусственные листья смогут заменить традиционные методы получения топлива и химикатов, способствуя переходу к экономике с нулевым выбросом углерода. Этот проект является примером успешного международного сотрудничества, которое открывает новые горизонты в области устойчивой энергетики и химического производства.
А затем «Добавить на главный экран».