CO₂ פוטותורזציה ל-CH₄ ביצועים תחת ריכוז אור סולארי

הניצול של דלקים מאובנים מלווה כמויות גדולות של פליטת CO₂ , תורם מאוד התחממות כדור העולם. CO₂ לכידת, אחסון, והמרה חיוניים כדי להפחית את התוכן CO₂ באטמוספירה¹. Photor, החברה של CO₂ כדי פחמימנים יכול להפחית co₂, להמיר co₂ כדי דלקים, ולשמור אנרגיה סולארית. עם זאת, CO₂ היא מולקולה יציבה מאוד. הקשר שלו C = O בעל אנרגיית דיסוציאציה גבוהה יותר (על 750 kJ/מול)². משמעות הדבר היא כי CO₂ קשה מאוד להיות מופעל והופך, ורק אור גל קצר רק עם אנרגיה גבוהה יכול להיות פונקציונלי במהלך התהליך. לכן, שיתוף₂ מחקרים photortion סובלים המרה נמוכה יעילות ושיעורי התגובה בהווה. CH המפורסם ביותר₄ שיעורי תשואה הם רק בכמה μ:· g_קטה^-1· h^-1 רמות על TiO₂ catalyst^3,4. העיצוב והייצור של מערכות פוטוקטליטי עם יעילות המרה גבוהה ושיעור התגובה עבור הפחתת CO₂ להישאר אתגר.

אחד האזור הפופולרי של מחקר לתוך CO₂ זרזים לשיפור הוא להרחיב את הלהקה אור זמין לספקטרום גלוי ולשפר את יעילות הניצול של אורכי גל אלה^5,6. במקום זאת, בכתב יד זה, אנו משתדלים להגדיל את קצב התגובה על ידי שיפור עוצמת האור. ככוח המניע של תגובת פוטוקטליטי הוא אור סולארי, הרעיון הבסיסי הוא להשתמש בטכנולוגיית ריכוז כדי להעלות את האירוע עוצמת אור סולארית, ולכן, להגדיל את קצב התגובה. הדבר דומה לתהליך תרמוקטליטי, שבו ניתן להגדיל את קצב התגובה על-ידי הגברת הטמפרטורה. כמובן, לא ניתן להגדיל את אפקט הטמפרטורה בצורה אינסופית, ובדומה לעוצמת האור; המטרה העיקרית של מחקר זה היא למצוא את עוצמת האור או יחס הריכוז המתאים.

זה לא הניסוי הראשון שמשתמש בריכוז הטכנולוגיה. למעשה, זה כבר בשימוש נרחב ריכוז כוח סולארית ושפכים טיפול במים^7,8. ביואטיליים כגון נסורת עץ אשור ניתן pyrolyzed בכור השמש^9,10. חלק מהדוחות הקודמים הזכירו את השיטה לשיתוף₂ ,^11,12,13. דוגמה אחת הציגה הפרש 50% בתפוקת המוצר כאשר עוצמת האור הכפילה¹⁴. הקבוצה שלנו מצאה כי אור הריכוז יכול להעלות את CH₄ קצב תשואה עם עלייה עד 12 קיפול בעוצמה. בנוסף, טיפול מקדים של זרז לפני התגובה על ידי ריכוז האור יכול עוד יותר להגדיל את CH₄ שיעור תשואה¹⁵. כאן, אנו מדגימים את המערכת הניסיונית ואת השיטה בפרוטרוט.