Жидкое углеводородное топливо из CO2 и воды

Уже некоторое время ученые ищут способы удалить избыток углекислого газа из атмосферы, и ряд последних экспериментов был сосредоточен на использовании этого газа для создания пригодного топлива.

Результатом таких экспериментов стали водород и метанол, но процессы их получения часто включают различные, не всегда эффективные, методы и целый ряд сложных шагов. Теперь 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.

По данным исследователей из Университета штата Техас в Арлингтоне (UTA), этот прорыв технологии устойчивых видов топлива использует углекислый газ из атмосферы, с дополнительным преимуществом также производить кислород в качестве побочного продукта, который должен оказать четкий положительный результат воздействия на окружающую среду.

«Мы первые использовали свет и тепло для синтеза жидких углеводородов из углекислого газа и воды в одностадийном реакторе», сказал Брайан Деннис (Brian Dennis), профессор механической и аэрокосмической техники Университета и один из ведущих исследователей проекта.

«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».

Известный как солнечное фототермохимическое алифатическое обратное внутрипластовое горение, одношаговый процесс преобразования 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.

«Наш процесс также имеет важное преимущество перед электромобилями или автомобилями, работающими на газообразном водородном топливе, поскольку многие из углеводородных продуктов из нашей реакции являются именно тем, что мы используем в существующих автомобилях, грузовиках и самолетах, так что не было бы никакой необходимости изменять текущею распределительную систему», сказал Фредерик Макдонелл (Frederick MacDonnell), профессор кафедры химии и биохимии Университета и один из ведущих исследователей проекта.

Для того, чтобы начать гибридные фотохимические и термохимические реакции, был использован диоксид титана (TiO2) в качестве фотокатализатора. Диоксид титана является очень эффективным в области гидролиза - расщепляя воду на водород и кислород - и является очень эффективным катализатором под воздействием УФ-света, но не так эффективен под обычным видимым светом.

«Наш следующий шаг заключается в создании фотокатализатора, который лучше согласован с солнечным спектром», сказал Макдоннел. «Тогда мы могли бы более эффективно использовать весь спектр падающего света, чтобы работать в направлении общей цели устойчивого солнечного жидкого топлива».

Согласно исследованию, 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, чтобы сконцентрировать солнечный свет на катализаторе в реакторе, тем самым обеспечивая 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.