وقود من أشعة الشمس: يصنع علماء كامبريدج وقودًا سائلًا من الطاقة الشمسية

لكن وفقًا لإروين ريزنر ، الذي قاد البحث ، فإن الإيثانول وأنواع الوقود الحيوي الأخرى هي تقنية مثيرة للجدل ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أن إنتاجها يشغل الأراضي الزراعية التي يمكن استخدامها لزراعة الغذاء بدلاً من ذلك. ريزنر أستاذ في نفس القسم مثل رحمان.

تم تصوير Motiar Rahaman و Erwin Reisner هنا في هذه الصورة غير المؤرخة المقدمة من جامعة كامبريدج. (رصيد الصورة: جامعة كامبريدج)

لسنوات عديدة ، عملت مجموعة Reisner على تطوير وقود مستدام خالٍ من الكربون مستوحى من عملية التمثيل الضوئي. في الماضي ، نجحوا في تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى غاز تخليقي ، والذي يمكن استخدامه لتوليد الكهرباء أو إنتاج بعض أنواع الوقود السائل مثل الديزل الصناعي.

ولكن من أجل جعل هذه التكنولوجيا أكثر عملية ، يجب أن تكون قادرة على إنتاج مواد كيميائية أكثر تعقيدًا بشكل مباشر دون تصنيع الغاز التخليقي وتحويله أولاً. الآن ، يمكن للورقة الاصطناعية للباحثين إنتاج إيثانول وبروبانول نظيفين دون الحاجة إلى خطوات وسيطة.

الورقة الاصطناعية التي تحول ضوء الشمس إلى وقود

تم تطوير الإصدار الأول من الورقة الاصطناعية التي تصنع غاز التخليق في عام 2019. وقد أنتج هذا النموذج الأولي الوقود من خلال الجمع بين مادتين ماصتين للضوء مع محفز مناسب. لكن هذا الجهاز كان ضخمًا لأنه احتوى على زجاج سميك وطلاءات واقية من الرطوبة.

من أجل “تقليص” الجهاز ، استوحى الباحثون الإلهام من تقنيات التصغير في صناعة الإلكترونيات. استخدموا أكاسيد الأغشية الرقيقة ومواد “البيروفسكايت” التي يمكن تغطيتها على رقائق بلاستيكية ومعدنية مرنة. كما قاموا بتغطية الورقة بطبقات كربونية رقيقة مقاومة للماء ميكرومتر تحميها من الرطوبة.

نسخة سابقة من الورقة الاصطناعية تطفو على نهر كام بالقرب من كلية كينجز ، كامبريدج. تم استخدام هذا الإصدار لإنتاج الغاز التخليقي. (رصيد الصورة: جامعة كامبريدج)

بعد النجاح في إنتاج الغاز التخليقي باستخدام تقنية عملت وحتى بدت وكأنها ورقة حقيقية ، طور الباحثون بعد ذلك محفزًا قائمًا على النحاس والبلاديوم. تم تحسين هذا المحفز للسماح لأحدث نسخة من الورقة الاصطناعية بإنتاج مواد كيميائية أكثر تعقيدًا.

مستقبل البحث

إذا كنت ستختار nitpick ، ​​فإن أحد “عيوب” هذه التقنية هو أن كلاً من الإيثانول والبروبانول يتم إنتاجهما معًا في مفاعل ضوئي. لكن هذا قد لا يكون مشكلة كبيرة عندما يتم توسيع نطاق التكنولوجيا. “إذا أردنا إيثانول وبروبانول نقيًا ، فستكون هناك حاجة إلى عملية فصل. ومع ذلك ، فإن الإيثانول والبروبانول يخلقان خليطًا مستقرًا يمكن استخدامه كوقود.

عند الحديث عن التوسع ، ربما يكون من المهم إعادة التأكيد على أن إثبات المفهوم هذا لا يزال على نطاق المختبر. مطلوب مزيد من العمل لزيادة كفاءات العملية قبل أن يمكن زيادتها لإنتاج كميات ذات مغزى من الوقود المستدام.