זרז צילום חדשני, Rh/InGaN1-xOx, המנצל את האנרגיה הסולארית כדי להפוך גזי חממה לכימיקלים בעלי ערך, מייצג קפיצת מדרגה משמעותית בייצור כימי בר קיימא. ננו-ארכיטקטורה זו מורכבת מננו-חלקיקי רודיום על ננו-חוטי אינדיום גליום ניטריד, מה שמשפר את היעילות של רפורמה יבשה של מתאן עם CO2. קרדיט: twoday.co.il.com
זרז פוטו חדש שפותח על ידי אוניברסיטת שנגחאי Jiao Tong מציע שיטה ירוקה ויעילה להמרת גזי חממה לכימיקלים באמצעות אנרגיה סולארית, המסמנת התקדמות משמעותית בייצור כימי בר קיימא.
הפוטו-קטליזטור החדש, בשם Rh/InGaN1-xOאיקס, היא ננו-ארכיטקטורה המורכבת מננו-חלקיקים של רודיום המעוגנים על חוטי אינדיום גליום ניטריד שעברו שינויים בחמצן הגדלים על מצעי סיליקון. תחת תאורה סולארית מרוכזת, חומר מרוכב זה מפגין ביצועים יוצאי דופן עבור רפורמה יבשה של מתאן (DRM) עם CO2השגת קצב התפתחות גז סינת של 180.9 מילימול גרםחתול-1 ח-1 עם סלקטיביות של 96.3%. זה מייצג שיפור משמעותי ביחס למערכות קטליטיות קונבנציונליות, שלעיתים קרובות דורשות תשומות אנרגיה גבוהות וסובלות מנטרול מהיר.
"העבודה שלנו מייצגת צעד גדול קדימה בהתמודדות עם האתגרים הכפולים של פליטת גזי חממה והפקת אנרגיה בת קיימא", אמר פרופ' באוון ז'ואו, החוקר הראשי מאוניברסיטת שנגחאי ג'יאו טונג. "על ידי מינוף כוחה של אנרגיה סולארית וננו ארכיטקטורה מתוכננת בצורה רציונלית, הדגמנו נתיב ירוק ויעיל להמרת גזי פסולת למשאבים כימיים יקרי ערך."
Rh/InGaN1-xOאיקס ננו-חוטים נחקרו עבור רפורמה יבשה של מתאן מונע באור עם פחמן דו חמצני לכיוון גז סינת (CH4 + CO2 + אור = 2CO + 2H2). מוצע כי החלפה חלקית של N ב-InGaN ב-O יכולה לשפר מאוד את הפעילות והיציבות של הזרז תחת הארת אור ללא חימום נוסף. קרדיט: Science China Press
אפקטים סינרגטיים ותובנות מכניות
החוקרים מייחסים את הביצועים יוצאי הדופן של הפוטו-קטליזטור שלהם להשפעות הסינרגטיות הנובעות מהשילוב של ננו-חוטי InGaN הפוטו-אקטיביים, פני השטח שעברו שינוי בחמצן, וננו-חלקיקי רודיום פעילים קטליטית. מחקרים מכניסטיים גילו כי אטומי החמצן המשולבים ממלאים תפקיד מכריע בקידום CO2 הפעלה, הקלה על יצירת CO ודיכוי נטרול זרז באמצעות שקיעת קוקינג.
ממצאי מחקר זה, שפורסמו בכתב העת היוקרתי Science Bulletin, סוללים את הדרך לפיתוח מערכות פוטו-קטליטיות מתקדמות לייצור בר-קיימא של דלקים וכימיקלים ממשאבים מתחדשים. הצוות מאמין שניתן להרחיב את הגישה שלהם לתגובות כימיות חשובות אחרות, המציעות הזדמנויות חדשות לירוק התעשייה הכימית.
"אנחנו נרגשים מהסיכויים של הטכנולוגיה הזו", אמר פרופ' באוון ז'ו. "על ידי אופטימיזציה נוספת של תכנון הזרז ותצורת הכור, אנו שואפים להגדיל את התהליך ולהפגין את הכדאיות שלו ליישומים מעשיים."
