I en studie publicerad i National Science Review , har forskare från Institute of Earth Environment vid den kinesiska vetenskapsakademin (CAS), tillsammans med medarbetare, använt laddningslagringsmekanismen för volframbaserade nanomaterial för allväderskoldioxid (CO2 ) konvertering.
Utvecklingen av CO2 omvandlingsteknologi till värdefulla produkter är en stor möjlighet för en samordnad utveckling av Kinas ekonomi och ekologiska miljö, vilket är en typisk negentropiprocess som kräver en betydande insats av energi. Men beroendet av den soldrivna CO2 omvandlingsprocessen på solljus är en begränsande faktor för dess verkliga implementering, med tanke på den intermittenta tillgängligheten av solinstrålning på natten och på molniga eller regniga dagar.
Dessutom finns det en obalans mellan tillgången på solenergi och efterfrågan på dess användning, påverkad av variationer i dagsljustimmar och meteorologiska förhållanden. Därför utvecklas en strategi som frikopplar CO2 minskning från begränsningarna av solenergitillgänglighet är avgörande för att uppnå kontinuerlig, allväders CO2 konvertering.
I denna studie utvecklade forskarna ett nytt modellmaterial, Pt-laddad hexagonal volframtrioxid (Pt/h-WO3 ), för att frikoppla ljusa och mörka reaktionsprocesser genom att efterlikna naturlig fotosyntes.
De unika egenskaperna hos WO3 bärare, inklusive dess förmåga att växla mellan valenstillstånd (W 6+ /W 5+ ) och dess tunnelstrukturer, kombinerat med Pts förmåga att dela vatten och överföra väteatomer till h-WO3 ytor, är nyckeln till att uppnå frikopplingen av ljus- och mörkreaktioner för CO2 konvertering.
När den exponerades för simulerat solljus i 10 minuter visade katalysatorn sin förmåga att upprätthålla omvandlingen av CO2 till metan (CH4 ) även i mörker, vilket markerar den första instansen av ett enda material som uppnår oavbruten CO2 konvertering under alla villkor.
Med utgångspunkt i egenskaperna hos detta material, byggde forskarna också en utomhustestanläggning och genomförde ett 15 dagars kontinuerligt naturligt ljustest. Data som samlats in från testanläggningen utomhus visade att CO2 minskningsprocessen kan fortsätta på natten och under regniga perioder, vilket visar framgångsrikt allväders CO2 konvertering med ett förnybart tillvägagångssätt.
Denna forskningsmetod har potential att övervinna kritiska tekniska flaskhalsar för att uppnå kontinuerlig solenergi CO2 användning.
Mer information: Xianjin Shi et al, Hållbar CO2-användning i alla väder genom att efterlikna naturlig fotosyntes i ett enda material, National Science Review (2023). DOI:10.1093/nsr/nwad275
Tillhandahålls av Chinese Academy of Sciences
