イリノイ大学の化学者たちは、人工光合成によって水、二酸化炭素、可視光から燃料を作り出すことに成功した。二酸化炭素をプロパンなどのより複雑な分子に変換することにより、グリーンエネルギー技術は、過剰な二酸化炭素を利用し、日照量が少ないときやエネルギー需要のピーク時に使用するために太陽エネルギーを化学結合の形で貯蔵することに成功しました。
植物は太陽光を利用して水と二酸化炭素の反応を促進し、太陽エネルギーを蓄える高エネルギーのグルコースを生成します。新しい研究では、研究者らは、電子が豊富な金ナノ粒子を触媒として使用し、植物が自然の光合成で使用する可視緑色光を使用して二酸化炭素と水を燃料に変換する人工反応を開発した。これらの新しい発見は、雑誌 Nature Communications に掲載されました。
「私たちの目標は、過剰な二酸化炭素と太陽エネルギーのような持続可能なエネルギー源から複雑な液化可能な炭化水素を生成することです」と化学教授で研究共著者のプラシャント・ジェイン氏は述べた。 「液体燃料は、気体燃料と互換性があるため理想的です。液体燃料は輸送がより簡単、安全、そして経済的であり、より多くの結合を持つ長鎖分子でできているため、よりエネルギー密度が高くなります。」
ジェイン氏の研究室では、博士研究員でこの研究の筆頭著者であるソンジュ・ユ氏は、金属触媒を使用して緑色の光を吸収し、二酸化炭素と水の化学反応に必要な電子と陽子を輸送し、自然の光合成におけるクロロフィルとして機能させた。
金ナノ粒子は、その表面が二酸化炭素分子と容易に反応し、他の錆びやすい金属のように分解することなく光エネルギーを効果的に吸収するため、触媒として特によく機能する、とジェイン氏は述べた。
炭化水素燃料の化学結合に蓄えられたエネルギーを解放する方法は数多くあります。しかし、単純かつ伝統的な燃焼方法では、より多くの二酸化炭素が発生することになり、そもそも太陽エネルギーを捕捉して貯蔵するという考えに反するとジェイン氏は述べた。
「この方法で作られた炭化水素の非伝統的な用途は他にもあります」と彼は言いました。 「燃料電池は電流と電圧を生成して燃料電池に電力を供給することができます。燃料電池の効率を高める方法を研究している研究所が世界中にたくさんあります。」炭化水素の化学エネルギーを電気エネルギーに変換します。」