In een onderzoek gepubliceerd in National Science Review hebben onderzoekers van het Institute of Earth Environment van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS) samen met medewerkers het ladingsopslagmechanisme van op wolfraam gebaseerde nanomaterialen gebruikt voor koolstofdioxide onder alle weersomstandigheden (CO₂ ) conversie.

De ontwikkeling van CO₂ conversietechnologie in waardevolle producten is een geweldige kans voor de gecoördineerde ontwikkeling van de Chinese economie en ecologische omgeving, wat een typisch negentropieproces is dat een substantiële input van energie vereist. Echter, de afhankelijkheid van CO₂ op zonne-energie Het conversieproces op zonlichtverlichting is een beperkende factor voor de implementatie ervan in de praktijk, gezien de intermitterende beschikbaarheid van zonnestraling 's nachts en op bewolkte of regenachtige dagen.

Bovendien is er een discrepantie tussen de beschikbaarheid van zonne-energie en de vraag naar het gebruik ervan, beïnvloed door variaties in daglichturen en meteorologische omstandigheden. Daarom de ontwikkeling van een strategie die CO₂ ontkoppelt vermindering van de beperkingen van de beschikbaarheid van zonne-energie is van cruciaal belang voor het bereiken van een continue CO2-uitstoot onder alle weersomstandigheden₂ conversie.

In deze studie ontwikkelden de onderzoekers een nieuw modelmateriaal, Pt-geladen hexagonaal wolfraamtrioxide (Pt/h-WO₃ ), om lichte en donkere reactieprocessen te ontkoppelen door de natuurlijke fotosynthese na te bootsen.

De unieke eigenschappen van de WO₃ drager, inclusief het vermogen om te schakelen tussen valentietoestanden (W ⁶⁺ /W ⁵⁺ ) en zijn tunnelstructuren, gecombineerd met het vermogen van Pt om water te splitsen en waterstofatomen over te dragen naar de h-WO₃ oppervlak, zijn van cruciaal belang voor het ontkoppelen van lichte en donkere reacties voor CO₂ conversie.

Bij blootstelling aan gesimuleerd zonlicht gedurende 10 minuten demonstreerde de katalysator zijn vermogen om de omzetting van CO₂ te ondersteunen naar methaan (CH₄ ) zelfs in het donker, wat de eerste keer is dat één enkel materiaal een ononderbroken CO₂ bereikt conversie onder alle omstandigheden.

Voortbouwend op de eigenschappen van dit materiaal bouwden de onderzoekers ook een testfaciliteit buiten en voerden ze een 15 dagen durende test uit met continu natuurlijk licht. Uit de gegevens verzameld bij de testfaciliteit buiten bleek dat de CO₂ Het reductieproces zou 's nachts en tijdens regenachtige periodes kunnen worden voortgezet, wat succesvolle CO₂ onder alle weersomstandigheden aantoont conversie met behulp van een hernieuwbare aanpak.

Deze onderzoeksaanpak heeft het potentieel om kritische technologische knelpunten bij het bereiken van continue CO₂ uit zonne-energie te overwinnen gebruik.

Meer informatie: Xianjin Shi et al, Duurzaam CO2-gebruik onder alle weersomstandigheden door de natuurlijke fotosynthese in één materiaal na te bootsen, National Science Review (2023). DOI:10.1093/nsr/nwad275

Aangeboden door de Chinese Academie van Wetenschappen