Ученые нашли способ превращать влажный воздух в метанол для топлива
Технология, основанная на модифицированных наноматериалах, демонстрирует пятикратный рост эффективности по сравнению с традиционными подходами.
Специалисты Национального исследовательского университета «МИЭТ» в кооперации с коллегами из других научных центров предложили технологию получения альтернативного топлива — метилового спирта — из влажного воздуха. Подход сочетает переработку углекислого газа и водяного пара при воздействии света и электрической энергии, передаёт РИА Новости.
Ключевым элементом разработки стали композитные фотокатализаторы, ускоряющие химические превращения. Как отмечают авторы, рост концентрации CO₂ в атмосфере создаёт чрезмерную нагрузку на природные механизмы его поглощения, что ведёт к тепловому дисбалансу на планете и другим негативным экологическим последствиям.
«Для превращения углекислого газа в другое вещество необходимы процессы, сходные с фотосинтезом у растений. Такие процессы требуют специальных материалов — фотокатализаторов, которые преобразуют световую энергию в химическую, необходимую для разрыва одних связей и образования других. Чтобы реакции были максимально эффективны, нужны подобранные свет, тепло, концентрация воды и CO₂ в воздухе», — объяснил младший научный сотрудник НИЛ ФСПМ НИУ МИЭТ Андрей Тарасов.
Исследователи применили нанонити диоксида титана (TiO₂), модифицированные наночастицами серебра (Ag). Благодаря сочетанию световой, тепловой и электрической энергии этот материал служит основой для конверсии CO₂ в метанол (CH₃OH) в присутствии водяного пара. Полученный спирт востребован в химпроме и может выступать заменой нефтяному топливу.
«Как поезд не поедет без рельсов, так и многие химические реакции не будут протекать за разумное время без дополнительных материалов — катализаторов. Мы взяли классический материал для ускорения фотокаталитических реакций — диоксид титана, но в виде нанонитей — и «декорировали» его наночастицами серебра. Эти частицы работают как пересадочные станции для электронов, обмен которыми между молекулами H₂O и CO₂ приводит к синтезу органических соединений», — пояснил Тарасов.
Проведённые лабораторные испытания подтвердили рост продуктивности относительно базового показателя. Как отметил учёный, «декорирование» нанонитей диоксида титана наночастицами серебра позволяет увеличить выход продукта в 3 раза, а при дополнительном воздействии электрического поля эффективность выработки метанола возрастает в 5 раз.
В перспективе научная группа намерена разработать реактор, способный перерабатывать водяной пар с углекислым газом исключительно за счёт солнечной энергии, обеспечивающей одновременно и освещение, и нагрев, и генерацию электричества.
Работа выполнена коллективом специалистов из НИУ МИЭТ, Ульяновского государственного университета, Сеченовского университета и Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда.