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Ein Team von Wissenschaftlern der University of Illinois in Chicago hat durch Technologie das entwickelt, was bisher nur in der Natur existierte - ein künstliches Blatt, das den Prozess der organischen Photosynthese perfekt imitiert und Kohlendioxid mit nur der Kraft des Kohlendioxids in verwertbaren, brennbaren Brennstoff umwandelt Sonne.
In einem neuen Papier, das diese Woche in veröffentlicht wurde Wissenschaft Die Forscher beschreiben im Detail, wie das Blatt tatsächlich ein zweifacher Gewinn ist - es entfernt nicht nur Umgebungsschadstoffe aus der Atmosphäre, sondern produziert auch energiedichten Kraftstoff. Durch die Fokussierung auf eine Schlüsselfamilie von Übergangsmetalldichalcogeniden (kurz TMDCs) zur Bildung des Katalysators wurde das Modell etwa 20-mal günstiger als vergleichbare vorhandene Katalysatoren.
Das künstliche Blatt sieht nicht aus wie ein organisches Blatt, aber es tut, was ein organisches Blatt tut. Angetrieben durch Sonnenlicht produziert das Blatt eine Art synthetisches Gas, genannt Syngas, das anschließend in Diesel oder eine Reihe anderer Kraftstoffarten umgewandelt werden kann. Neben der Abscheidung von CO2 und der Herstellung von Kohlenwasserstoffen - was übrigens bei industriellem Einsatz unseren Bedarf an fossilen Energieträgern beseitigen könnte - kann das Blatt Kohlendioxid in Zucker umwandeln (so wie Pflanzen Kraftstoff produzieren).
"Mit diesem Ansatz können wir die Energie der Sonne in chemische Bindungen umwandeln", sagt Dr. Amin Salehi-Khojin, Assistenzprofessor für Maschinenbau und Industrietechnik an der University of Illinois in Chicago und der leitende Autor der Studie Inverse. „Dieses eigenständige Design ist wirklich ein Durchbruch in der Chemie und Umweltwissenschaften. Wir konnten eine neue Materialfamilie entdecken. Die Chemie wird um das Tausendfache verbessert. “
Das ist keine Redewendung - diese Zelle ist nicht nur 20 Mal billiger, sondern auch buchstäblich 1.000-fach effizienter (Das bedeutet, dass die Reaktion 1.000 Mal schneller erfolgt als bei anderen Katalysatoren, die mit anderen Metallen hergestellt wurden. Das Team arbeitet seit etwa zwei Jahren am Blatt und hat bereits ein Patent angemeldet; Salehi-Khojin schätzt, dass sie es innerhalb der USA haben werden nächstes Jahr vielleicht früher.
Sie suchen derzeit nach Mitarbeitern aus der Industrie, die bei der Implementierung der Zelle in großem Umfang helfen, dh Wind- und Solarparks. Die Technologie bietet auch Potenzial für kleinere Anwendungen, z. B. bei Autos und verschiedenen anderen Komponenten des Transportsektors.
Der wahrscheinlich coolste potenzielle Einsatz liegt jedoch bei den Mars-Missionen. Die Zelltechnologie könnte nicht nur dazu beitragen, dass Astronauten auf dem Weg zum Mars mit Sauerstoff versorgt werden, sondern auch Zucker als Nahrungsquelle gewonnen werden.
Korrektur: Der erste Hinweis auf die betreffende Universität lautete zunächst Universität von Chicago, nicht Universität von Illinois in Chicago. Der Artikel wurde aktualisiert.
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