UNC チャペルヒル化学部門の研究者たちは、半導体を使用して太陽エネルギーを収集し、環境に優しい燃料を生成する可能性のある高エネルギー化合物に変換しています。

論文では「p型シリコンのメチル終端により選択的な光電気化学的COが可能になる」₂分子状ルテニウム触媒による還元」出版されたでACS エネルギーレター研究者らは、1つの炭素原子が3つの炭素原子に結合した単純な有機化合物を使用するメチル終結と呼ばれるプロセスをどのように使用するかを説明しています。水素原子シリコンの表面を改質するための必須コンポーネントです。太陽電池、太陽光を利用して二酸化炭素を一酸化炭素に変換する性能を向上させます。

この研究は、植物が太陽光を利用して二酸化炭素をエネルギー豊富な分子に変換する方法を模倣した、人工光合成と呼ばれるプロセスによって情報を得た。

二酸化炭素は、気候変動に寄与する主要な温室効果ガスです。研究者らは、一酸化炭素を一酸化炭素に変換することで、有害性の低い温室効果ガスであり、より複雑な燃料の構成要素となるため、二酸化炭素排出による環境への影響を軽減できる可能性があると述べた。

「ひとつの挑戦を太陽エネルギー論文の筆頭著者で化学博士課程の学生であるガブリエラ・ベイン氏は、「それは、最も必要なときに常に入手できるわけではないということです。もう一つの課題は、再生可能電力、そのようなことからソーラーパネル、化学物質の製造に必要な原材料を直接提供するものではありません。私たちの目標は、太陽光発電を次のような形で蓄えることです。液体燃料それは後で使用できます。」

研究者らは、光電極と呼ばれる化学的に修飾されたシリコン片を備えたルテニウム分子触媒を使用しました。これにより、水素ガスなどの不要な副産物を生成することなく、光エネルギーを使用して二酸化炭素の一酸化炭素への変換が促進され、炭素変換プロセスがより効率的になりました。二酸化物が他の物質に変化します。

この論文の共著者でボーマン・アンド・ゴードン・グレイ特別教授のジリアン・デンプシーは、二酸化炭素を満たした溶液中で実験を行ったところ、87%の効率で一酸化炭素を生成できることが判明したと述べた。修飾シリコン光電極は、金やプラチナなどの従来の金属電極を使用するシステムと同等かそれ以上の性能を備えています。

さらに、シリコン光電極は、電気のみを使用する場合に比べて、反応を生成するために使用する電気エネルギーが 460 ミリボルト少なくなりました。デンプシー氏は、このプロセスでは二酸化炭素を一酸化炭素に変換する化学反応を促進するのに必要なエネルギーを補ったり相殺したりするために直接集光を使用するため、これが重要であると述べた。

「興味深いのは、通常、シリコン表面は一酸化炭素の代わりに水素ガスを生成するため、一酸化炭素から水素ガスを生成することが困難になることです。二酸化炭素」とデンプシーは言った。

「この特殊なメチル終端シリコン表面を使用することで、この問題を回避することができました。シリコン表面はCOを変換するプロセスを行います2_の中へ一酸化炭素より効率的かつ選択的になるため、将来的には太陽光から液体燃料を製造するのに非常に役立つ可能性があります。」詳細情報: