นักเคมีจากมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ประสบความสำเร็จในการสร้างเชื้อเพลิงจากน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ และแสงที่มองเห็นได้ผ่านการสังเคราะห์ด้วยแสงเทียม ด้วยการแปลงคาร์บอนไดออกไซด์ให้เป็นโมเลกุลที่ซับซ้อนมากขึ้น เช่น โพรเพน เทคโนโลยีพลังงานสีเขียวได้ประสบความสำเร็จในการก้าวไปข้างหน้าเพื่อควบคุมคาร์บอนไดออกไซด์ส่วนเกินและกักเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ในรูปแบบของพันธะเคมีเพื่อใช้ในช่วงที่มีแสงแดดน้อยและมีความต้องการพลังงานสูงสุด
พืชใช้แสงแดดเพื่อกระตุ้นปฏิกิริยาของน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์เพื่อผลิตกลูโคสพลังงานสูงเพื่อกักเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ ในการศึกษาครั้งใหม่นี้ นักวิจัยได้พัฒนาปฏิกิริยาเทียมโดยใช้อนุภาคนาโนทองคำที่อุดมด้วยอิเล็กตรอนเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในการแปลงคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำให้เป็นเชื้อเพลิงโดยใช้แสงสีเขียวที่มองเห็นได้ซึ่งพืชใช้ในการสังเคราะห์ด้วยแสงตามธรรมชาติ การค้นพบใหม่เหล่านี้ถูกตีพิมพ์ในวารสาร Nature Communications
“เป้าหมายของเราคือการผลิตไฮโดรคาร์บอนที่ซับซ้อนและเป็นของเหลวจากคาร์บอนไดออกไซด์ส่วนเกินและแหล่งพลังงานที่ยั่งยืน เช่น พลังงานแสงอาทิตย์” Prashant Jain ศาสตราจารย์วิชาเคมีและผู้เขียนร่วมการศึกษากล่าว “เชื้อเพลิงเหลวเหมาะอย่างยิ่งเพราะเข้ากันได้กับเชื้อเพลิงก๊าซ การขนส่งง่ายกว่า ปลอดภัยกว่า และประหยัดกว่า อีกทั้งยังประกอบด้วยโมเลกุลสายโซ่ยาวที่มีพันธะมากกว่า ซึ่งหมายความว่าพวกมันมีพลังงานหนาแน่นมากกว่า”
ในห้องทดลองของ Jain Sungju Yu นักวิจัยหลังปริญญาเอกและผู้เขียนคนแรกของการศึกษานี้ ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะเพื่อดูดซับแสงสีเขียวและขนส่งอิเล็กตรอนและโปรตอนที่จำเป็นสำหรับปฏิกิริยาเคมีของคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ ซึ่งทำหน้าที่เป็นคลอโรฟิลล์ในการสังเคราะห์ด้วยแสงตามธรรมชาติ
อนุภาคนาโนทองคำทำงานได้ดีเป็นพิเศษในฐานะตัวเร่งปฏิกิริยา เนื่องจากพื้นผิวของพวกมันทำปฏิกิริยากับโมเลกุลคาร์บอนไดออกไซด์ได้ง่าย จึงดูดซับพลังงานแสงได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยไม่พังทลายเหมือนโลหะที่ขึ้นสนิมอื่นๆ Jain กล่าว
มีหลายวิธีในการปลดปล่อยพลังงานที่เก็บไว้ในพันธะเคมีของเชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอน อย่างไรก็ตาม การเผาไหม้แบบดั้งเดิมและเรียบง่ายจะจบลงด้วยการผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์มากขึ้น ซึ่งขัดแย้งกับแนวคิดในการจับและกักเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ในตอนแรก Jain กล่าว
“ยังมีการใช้ไฮโดรคาร์บอนที่ไม่ใช่แบบดั้งเดิมอื่น ๆ ที่ทำในลักษณะนี้” เขากล่าว “พวกมันสามารถสร้างกระแสและแรงดันเพื่อจ่ายพลังงานให้กับเซลล์เชื้อเพลิงได้ มีห้องแล็บหลายแห่งทั่วโลกที่ทำงานเพื่อหาวิธีทำให้พวกมันมีประสิทธิภาพมากขึ้น” แปลงพลังงานเคมีในไฮโดรคาร์บอนให้เป็นพลังงานไฟฟ้า”