Fotóforrás: MaxPixel. (CC0)

A kémikusok olyan molekulát fejlesztettek ki, amely fényt vagy villamos energiát használ a szén-dioxid szén-monoxiddá - szén-dioxid-semleges üzemanyag-forrássá - való átalakítására, mint bármely más „szén-dioxid-csökkentési” módszer.

"Ha elég hatékony molekulát tud létrehozni ehhez a reakcióhoz, az szabad és üzemanyagok formájában tárolható energiát fog termelni" - mondja Liang-shi Li, a tanulmány vezetője, az Indiana Bloomingtoni Egyetem kémiai tanszékének docense. "Ez a tanulmány nagy ugrás ebben az irányban."

Az égő üzemanyag - például szén-monoxid - szén-dioxidot termel és energiát szabadít fel. A szén-dioxid visszanyerése üzemanyagként legalább ugyanannyi energiát igényel. A tudósok egyik fő célja a szükséges energiafelesleg csökkentése.

A Li-molekula pontosan ezt éri el: a szénmonoxid képződésének elősegítéséhez az eddig jelentett legkevesebb energia szükséges. A molekula - egy nanogrén-rénium komplex, amely egy bipiridin néven ismert szerves vegyülettel kapcsolódik össze - rendkívül hatékony reakciót vált ki, amely a szén-dioxidot szén-monoxiddá alakítja.

A szénmonoxid hatékony és kizárólagos előállításának képessége a molekula sokoldalúsága miatt jelentős.

"A szén-monoxid számos ipari folyamat fontos alapanyaga" - mondja Li. - Ez egyfajta módszer arra is, hogy az energiát szén-dioxid-semleges üzemanyagként tároljuk, mivel nem juttatunk több szén-dioxidot a légkörbe, mint amennyit már eltávolítottunk. Egyszerűen újra felszabadítja a napenergiát, amellyel előállította.

A molekula hatékonyságának titka a nanografén - egy nanométeres méretű grafitdarab, a szén általános formája (azaz a fekete „ólom” a ceruzákban) -, mivel az anyag sötét színe nagy mennyiségű napfényt nyel el.

Li azt mondja, hogy a bipiridin-fém komplexeket már régóta tanulmányozták a szén-dioxid szénmonoxiddá történő redukálására napfény hatására. De ezek a molekulák csak egy apró fényrészletet használhatnak a napfényben, elsősorban az ultraibolya tartományban, amely szabad szemmel láthatatlan. Ezzel szemben a molekula kihasználja a nanografén fényelnyelő erejét, hogy olyan reakciót hozzon létre, amely a napfényt használja 600 nm-es hullámhosszig - a látható fényspektrum nagy részét.

Lényegében Li szerint a molekula kétrészes rendszerként működik: egy nanogrén „energiagyűjtő”, amely elnyeli a napfény energiáját, és egy atomi rénium „motor”, amely szén-monoxidot termel. Az energiagyűjtő elektronáramlást vezet a rénium atomhoz, amely ismételten megköti és átalakítja a normálisan stabil szén-dioxidot szén-monoxiddá.

A nanogrén és a fém összekapcsolásának ötlete Li korábbi erőfeszítéseiből fakadt, hogy hatékonyabb napelemet hozzanak létre a szénalapú anyaggal. "Megkérdeztük magunkat: Kivághatnánk-e a középső embert - a napelemeket -, és a nanogrén fényelnyelő tulajdonságait felhasználhatnánk-e egyedül a reakció kiváltására?" mondja.

Ezután Li azt tervezi, hogy erőteljesebbé teszi a molekulát, beleértve azt, hogy hosszabb ideig tartson és nem folyékony formában maradjon életben, mivel a szilárd katalizátorok könnyebben használhatók a való világban. Azon is dolgozik, hogy a molekulában lévő rénium atomot - egy ritka elemet - mangánnal, egy gyakoribb és olcsóbb fémmel helyettesítse.

Az Indiana Egyetem kutatási helyettes prépost és az Országos Tudományos Alapítvány támogatta a kutatást, amely a Journal of the American Chemical Society.

Forrás: Indiana University

Kapcsolódó könyvek

at InnerSelf Market és Amazon