CO 재사용을 향한 핵심 단계₂지속 가능한 연료를 만드는 것은 탄소 원자를 서로 연결하는 것이며, 미시간 대학에서 개발된 인공 광합성 시스템은 현장 최고의 성능으로 그 중 두 개를 탄화수소로 묶을 수 있습니다.

이 시스템은 다른 인공 광합성 시스템보다 훨씬 뛰어난 효율성, 수율 및 수명을 갖춘 에틸렌을 생산합니다.에틸렌은 일반적으로 플라스틱에 사용되는 탄화수소이므로 시스템을 직접 적용하는 방법 중 하나는 수확입니다.이산화탄소그렇지 않으면 플라스틱 제조를 위해 대기로 배출될 것입니다.

"성능, 즉 활동성과 안정성은 일반적으로 보고된 것보다 약 5~6배 더 좋습니다.태양 에너지또는 빛에 의해 이산화탄소를 에틸렌으로 환원하는 것입니다."라고 미시간 대학교 전기 및 컴퓨터 공학과 교수이자 해당 논문의 교신 저자인 Zetian Mi는 말했습니다.공부하다~에자연 합성.

"에틸렌은 실제로 세계에서 가장 많이 생산되는 유기 화합물입니다. 그러나 일반적으로 석유와 가스, 고온 및 고압에서 생산되며 모두 CO를 배출합니다.₂."

장기적인 목표는 탄소와 수소 원자의 더 긴 사슬을 함께 묶어서 생산하는 것입니다.액체 연료쉽게 운반할 수 있는 것입니다.문제의 일부는 CO에서 모든 산소를 제거하는 것입니다.₂탄소원과 물로서 H₂O, 수소 공급원으로.

이 장치는 두 가지 종류의 반도체, 즉 너비가 각각 50나노미터(수백 원자)에 불과한 질화갈륨 나노와이어 숲과 이것이 성장한 실리콘 기반을 통해 빛을 흡수합니다.물과 이산화탄소를 에틸렌으로 변환하는 반응은 나노와이어에 점이 찍힌 약 30개의 원자를 가진 구리 클러스터에서 발생합니다.

나노와이어는 이산화탄소가 풍부한 물에 담그고 정오의 태양과 동등한 빛에 노출됩니다.빛의 에너지는 질화갈륨 나노와이어 표면 근처에서 물을 분리하는 전자를 자유롭게 합니다.이는 에틸렌 반응에 공급되는 수소를 생성할 뿐만 아니라 질화갈륨이 흡수하여 질화갈륨 산화물이 되는 산소도 생성합니다.

구리는 수소에 매달리고 이산화탄소의 탄소를 붙잡아 일산화탄소로 바꾸는 데 능숙합니다.혼합된 수소와 빛의 에너지 주입을 통해 팀은 두 가지를 믿습니다.일산화탄소분자는 수소와 결합합니다.반응은 구리와 질화갈륨 산화물 사이의 경계면에서 완료되는 것으로 여겨지며, 여기서 두 개의 산소 원자가 제거되고 물이 분해되면서 세 개의 수소 원자로 대체됩니다.

연구팀은 61%의자유 전자빛으로 생성된 반도체가 에틸렌을 생성하는 반응에 기여했다는 것이다.은과 구리를 기반으로 한 다른 촉매는 대략 50%라는 비슷한 효율을 달성했지만 탄소 기반 유체에서 작동해야 했으며 성능이 저하되기까지 몇 시간 동안만 작동할 수 있었습니다.대조적으로, 미시간 팀의 장치는 116시간 동안 속도 저하 없이 작동했으며, 팀은 유사한 장치를 3,000시간 동안 실행했습니다.

이는 부분적으로 질화갈륨과 물 분해 과정 사이의 시너지 관계 때문입니다. 산소를 첨가하면 촉매가 향상되고 자가 치유 과정이 가능해집니다.장치 수명의 한계는 향후 작업에서 탐구될 것입니다.

마지막으로 제작된 기기는에틸렌이는 가장 가까운 경쟁 시스템보다 4배 이상 높은 속도입니다.

"미래에 우리는 세 개의 탄소를 가진 프로판올이나 액체 제품과 같은 다른 다중 탄소 화합물을 생산하고 싶습니다"라고 U-M의 전기 및 컴퓨터 공학 보조 연구 과학자이자 논문의 첫 번째 저자인 Bingxing Zhang이 말했습니다.

기존의 많은 운송 기술을 지속 가능하게 할 수 있는 액체 연료는 Mi의 궁극적인 목표입니다.