W przeciwieństwie do konwencjonalnych ogniw fotowoltaicznych, które energię słoneczną konwertują w energię elektryczną, nowe urządzenie działa na zasadzie rośliny, przekształcając CO2 w paliwo i rozwiązując tym samym dwa zasadnicze problemy jednocześnie. Farma takich „sztucznych liści” może usunąć znaczne ilości CO2 z atmosfery, a dzięki jego wykorzystaniu produkować paliwo o wysokiej gęstości energetycznej (dużej ilości energii znajdującej się w jego określonej objętości lub masie).

„Nowe ogniwo słoneczne nie jest fotowoltaiczne – to ogniwo fotosyntetyzujące”, mówi Amin Salehi-Khojin, główny autor badania. „Zamiast generować energię w niezrównoważony sposób z paliw kopalnych w kierunku gazów cieplarnianych, teraz możemy ten proces odwrócić i poddać atmosferyczny CO2 recyklingowi, zamieniając go w paliwo z wykorzystaniem światła słonecznego”.

„Sztuczny liść” składa się z dwóch krzemowych ogniw fotowoltaicznych o powierzchni czynnej 18 cm2 i potrójnym złączu.

Podczas gdy rośliny wytwarzają paliwo w postaci cukru, nowe ogniwa dostarczają paliwo w postaci gazu syntezowego, będącego mieszaniną wodoru i tlenku węgla. Może być on spalany bezpośrednio, poddany obróbce i przekształcony w olej napędowy lub inne paliwo węglowodorowe.

Inżynierowie badali różne katalizatory reakcji redukcji CO2, które do tej pory były nieefektywne i opierały się na wykorzystaniu drogich metali szlachetnych. „To, czego potrzebowaliśmy, to nowa rodzina związków chemicznych o nadzwyczajnych właściwościach”, powiedział Salehi-Khojin. W badaniu skoncentrowano się na rodzinie nanostrukturalnych związków zwanej dichalogenkami metali przejściowych lub TMDCs. Zestawiono je z niekonwencjonalną cieczą jonową i wykorzystano jako elektrolit w dwukomorowym ogniwie elektrochemicznym o trzech elektrodach. Według autorów badania nowy katalizator jest nawet 1000 razy szybszy i około 20 razy tańszy niż katalizatory z metali szlachetnych.

Salehi-Khojin przewiduje, że w przyszłości technologia ta mogłaby okazać się przydatna do wykorzystania na Marsie, którego atmosfera składa się głównie z dwutlenku węgla.

Źródło: news.uic.edu