تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى وقود هيدروكربوني في عملية انتقائية

نجح الباحثون في تطوير محفز ضوئي عالي الكفاءة قادر على تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى ميثان أو إيثان باستخدام أكسيد التيتانيوم المطلي بالجرافين. ومن المتوقع أن يتم استخدام النتائج في صناعات تقليل ثاني أكسيد الكربون وإعادة التدوير

نجح فريق بحثي من قسم علوم وهندسة الطاقة في الجامعة القرآنية DGIST في تطوير محفز ضوئي عالي الكفاءة قادر على تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى وقود صالح للاستخدام مثل الميثان أو الإيثان.

ومع زيادة انبعاثات ثاني أكسيد الكربون ترتفع درجة حرارة الأرض، ويتزايد بالتالي الاهتمام الكبير بتقليل انبعاث ثاني أكسيد الكربون الذي يعد السبب الرئيسي للاحتباس الحراري. بالإضافة إلى ذلك، فإن التحول إلى الوقود المتجدد من المصادر الموجودة، بعد استنزاف مصادر الطاقة، يثير أيضًا الكثير من الاهتمام. ومن أجل حل المشاكل البيئية التي تمر عبر البلدان، فإن الأبحاث في مجال المحفزات الضوئية، والتي تعتبر ضرورية لتحويل ثاني أكسيد الكربون والماء إلى وقود هيدروكربوني، تولد أيضًا الكثير من الاهتمام.

على الرغم من أن العديد من مواد أشباه الموصلات ذات فجوة النطاق تُستخدم بشكل شائع في أبحاث المحفزات الضوئية، إلا أنها محدودة في قدرتها على امتصاص الطاقة الشمسية في مناطق مختلفة. ولذلك، يتم إجراء أبحاث المحفزات الضوئية التي تركز على تحسين هيكل وسطح المحفزات من أجل زيادة مساحة امتصاص الطاقة الشمسية، أو استخدام مواد ثنائية الأبعاد ذات قدرة ممتازة على نقل الإلكترون، في جميع أنحاء العالم. نجح فريق بحثي في ​​تطوير محفز ضوئي عالي الكفاءة قادر على تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى ميثان (CH4) أو إيثان (C2H6) عن طريق تثبيت الجرافين على أكسيد التيتانيوم المعاد تدويره، بطريقة مستقرة وفعالة. إن المحفز الضوئي الذي طوره فريق البحث قادر على تحويل ثاني أكسيد الكربون بشكل انتقائي من الغاز إلى ميثان أو إيثان.

أظهرت النتائج أن حجم الإنتاج هو 259 ميكرومول لكل جرام و77 ميكرومول لكل جرام من الميثان والإيثان على التوالي؛ وأن معدل التحويل أعلى بنسبة 5.2% و2.7% من المحفزات الضوئية التقليدية القائمة على ثاني أكسيد التيتانيوم المكرر. ومن حيث حجم إنتاج الإيثان، فإن هذه النتيجة تظهر أعلى مستوى من الكفاءة في ظل ظروف تجريبية متطابقة. وكشف فريق البحث عن آلية لإنتاج الميثان بعد تفاعل بين جذري الميثان مع أيونات الهيدروجين، والإيثان بعد تفاعل بين جذري الميثان. ومن المتوقع أن يتم تطبيق المحفز الذي طوره فريق البحث مستقبلا في مجموعة متنوعة من المجالات، على سبيل المثال في إنتاج المنتجات ذات القيمة المضافة، واستخدامه في حل مشاكل الاحتباس الحراري واستنزاف مصادر الطاقة، مع المساعدة في الإنتاج الانتقائي لكميات أكبر من المواد الهيدروكربونية باستخدام ضوء الشمس.
ملخص المقال

تعزيز انتقائية المحفز المعتمد على البلاتين المطلي بالجرافين مع التيتانيا الزرقاء [Courtesy DGIST]