เรียนรู้เกี่ยวกับพลังงาน

Syngas เป็นส่วนผสมของคาร์บอนมอนอกไซด์และไฮโดรเจน เป็นผลิตภัณฑ์ระดับกลางที่สำคัญในการผลิตวัสดุเริ่มต้นทางเคมีหลายชนิด เช่น แอมโมเนีย เมทานอล และเชื้อเพลิงสังเคราะห์ไฮโดรคาร์บอน "ปัจจุบัน Syngas ผลิตโดยใช้วัตถุดิบจากฟอสซิลเกือบทั้งหมด" ศ.โรแลนด์ ฟิสเชอร์ จากประธานสาขาเคมีอนินทรีย์และออร์กาโนเมทัลลิกกล่าว ผงสีเหลืองที่พัฒนาโดยทีมวิจัยที่นำโดย Fischer คือการเปลี่ยนแปลงทั้งหมด นักวิทยาศาสตร์ได้รับแรงบันดาลใจจากการสังเคราะห์ด้วยแสง ซึ่งเป็นกระบวนการที่พืชใช้ในการผลิตพลังงานเคมีจากแสง "ธรรมชาติต้องการคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำสำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสง" ฟิสเชอร์กล่าว วัสดุนาโนที่นักวิจัยพัฒนาขึ้นนี้เลียนแบบคุณสมบัติของเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์ด้วยแสง "นาโนไซม์" สร้างซินแก๊สโดยใช้คาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ และแสงในลักษณะเดียวกัน บันทึกค่าประสิทธิภาพ ดร.ฟิลิป สแตนลีย์ ซึ่งกล่าวถึงหัวข้อนี้โดยเป็นส่วนหนึ่งของวิทยานิพนธ์ระดับปริญญาเอกของเขา อธิบายว่า "โมเลกุลหนึ่งทำหน้าที่ของสายอากาศ พลังงาน คล้ายกับโมเลกุลคลอโรฟิลล์ในพืช รับแสงและอิเล็กตรอนจะถูกส่งต่อไปยังปฏิกิริยา ศูนย์กลางตัวเร่งปฏิกิริยา” ด้านนวัตกรรมของระบบนักวิจัย: ขณะนี้มีศูนย์ปฏิกิริยาสองแห่งซึ่งเชื่อมโยงกับเสาอากาศ หนึ่งในศูนย์เหล่านี้เปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์เป็นคาร์บอนมอนอกไซด์ ในขณะที่อีกศูนย์จะเปลี่ยนน้ำเป็นไฮโดรเจน ความท้าทายในการออกแบบที่สำคัญคือการจัดเสาอากาศ กลไกในการส่งผ่านอิเล็กตรอนและตัวเร่งปฏิกิริยาทั้งสอง ในลักษณะที่ให้ผลผลิตสูงสุดที่เป็นไปได้จากแสง และทีมงานก็ทำสำเร็จ "ที่ 36 เปอร์เซ็นต์ ผลผลิตพลังงานของเราจากแสงนั้นสูงมาก" สแตนลีย์กล่าว "เราประสบความสำเร็จในการแปลงโฟตอนมากถึง 1 ใน 3 ให้เป็นพลังงานเคมี ระบบก่อนหน้านี้มักจะได้รับโฟตอนที่ดีที่สุดทุกๆ 10 โฟตอน ผลลัพธ์นี้ทำให้เกิดความหวังว่าการนำไปใช้ทางเทคนิคจะทำให้กระบวนการเคมีอุตสาหกรรมมีความยั่งยืนมากขึ้น" ตัวสะสมรูปภาพเพื่อจัดเก็บค่าใช้จ่าย ในโครงการแยกต่างหาก นักวิจัยกำลังทำงานกับวัสดุอื่นที่ใช้พลังงานแสงจากดวงอาทิตย์ แต่ในกรณีนี้จะเก็บเป็นพลังงานไฟฟ้า "การใช้งานอย่างหนึ่งที่เป็นไปได้ในอนาคตอาจเป็นแบตเตอรี่ที่ชาร์จด้วยแสงแดดโดยไม่ต้องอ้อมผ่านเต้ารับ" Fischer กล่าว นักวิจัยใช้ส่วนประกอบที่คล้ายกับนาโนไซม์ในการพัฒนาตัวสะสมภาพถ่ายเหล่านี้ วัสดุเองก็ดูดซับโฟตอนจากแสงที่ตกกระทบเช่นกัน แต่แทนที่จะทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับปฏิกิริยาเคมี ตัวรับพลังงานกลับถูกรวมเข้ากับโครงสร้างอย่างแน่นหนาจนยังคงอยู่ในสถานะนี้ ทำให้สามารถเก็บอิเล็กตรอนไว้ได้นานขึ้น นักวิจัยได้แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของระบบในห้องปฏิบัติการ "มีสองวิธีในการใช้พลังงานแสงอาทิตย์โดยตรง" ดร. Julien Warnan หัวหน้ากลุ่มโฟโตคะทาไลซิสสรุป "ไม่ว่าเราจะเก็บเกี่ยวพลังงานไฟฟ้าจากมันหรือเราใช้พลังงานเพื่อกระตุ้นปฏิกิริยาเคมี และทั้งสองระบบนี้ใช้หลักการเดียวกัน แสดงให้เห็นว่าเราประสบความสำเร็จในการทดลอง"