Koreanska forskare strävar efter att förverkliga artificiell fotosyntesteknologi till verklighet för att uppnå koldioxidneutralitet eller uppnå ett koldioxidutsläppsvärde på noll. Konstgjord fotosyntes är en teknik som efterliknar naturlig fotosyntes genom att använda mottagen solljusenergi för att omvandla koldioxid till högvärdiga föreningar som eten, metanol, och etanol. Dock, ekonomiska och tekniska begränsningar har gjort det möjligt för den relevanta forskningen att utvecklas endast under laboratorieförhållanden; denna forskning har klassificerats inom områdena solcellsforskning och forskning om koldioxidkonvertering. Småskalig forskning under laboratorieförhållanden om implementering av artificiell fotosyntes innebär att det fortfarande finns många hinder som måste övervinnas för att uppnå praktiska tillämpningar.

Det rapporterades att forskargruppen som leddes av Dr. Hyung Suk Oh och Dr. Woong Hee Lee från Clean Energy Research Center vid Korea Institute of Science and Technology i samarbete med Dr. Jae Soo Yoo från Kyung Hee University utvecklade nanometerstorlek grenformade volfram-silver-katalysatorelektroder som kan få kolmonoxid i höga utbyten från det elektrokemiska koldioxidomvandlingssystemet. Dessa kan också användas för att kombinera koldioxidomvandlingssystemet med kiselsolceller för att uppnå ett storskaligt artificiellt fotosyntessystem som kan drivas i verkliga solmiljöer.

Den utvecklade katalysatorn kan appliceras på kolmonoxidproduktionssystem som fungerar genom att omvandla gasformig koldioxid till kolmonoxid; dessa visade mer än 60% ökning av kolmonoxidutbytet än konventionell silverkatalysator och förblev stabil även efter 100 timmars experiment. Vidare, den förstärkta effektiviteten och hållbarheten hos det förstnämnda ur katalysatormaterialperspektivet studerades med hjälp av elektronmikroskopi och analys i realtid, och det upptäcktes att katalysatorns tredimensionella struktur och grenformens kristallstruktur bidrog till det höga utbytet.

Forskarna använde vidare katalysatorn för att utveckla ett artificiellt fotosyntessystem genom att kombinera ett koldioxidomvandlingssystem med 120 cm ² kommersialiserade kiselsolceller, och systemet fungerade smidigt. Detta system uppvisade en hög omvandlingseffektivitet av solljus till förening på 12,1%, vilket är det högsta värdet som rapporterats för alla artificiella fotosyntessystem baserade på kiselsolceller som utvecklats hittills. Systemet konverterade också framgångsrikt koldioxid till kolmonoxid med hög effektivitet endast i närvaro av solljus i en utomhusmiljö.

Dr Hyung Suk Oh of KIST sa att de "utvecklat ett meningsfullt artificiellt fotosyntesystem som direkt fungerar genom solljus i verkliga solmiljöer med hjälp av kommersialiserade kiselsolceller. Om högeffektiv artificiell fotosyntesteknik kan genomföras utifrån denna studie, vi kan minska utsläppen av växthusgaser genom att omvandla koldioxiden som uttömts från stålverk och petrokemiska anläggningar till kolmonoxid, och vi kan producera grundläggande kemiska föreningar som tillverkas i petrokemiska växter genom den artificiella fotosyntesmetoden, vilket innebär kolneutralitet. "

Resultaten av denna studie publicerades i det senaste numret av Applied Catalysis B:Environmental .