A Nissan kiemelkedő teljesítményű fotonfelkonvertáló szilárd anyagokat fejleszt ki a CO₂-kibocsátás csökkentésére, a mesterséges fotoszintézis hatékonyságának növelésével.
A fotokonvertálás jelentősége
A Nissan Motor Co., Ltd. a Tokiói Technológiai Intézettel együttműködve olyan kiemelkedő teljesítményű fotonfelkonvertáló (UC - upcoversation) szilárd anyagokat fejlesztett ki, amelyek javíthatják a mesterséges fotoszintézis hatékonyságát.
A mesterséges fotoszintézis során a vizet oxigénre és hidrogénre bontják. A hidrogént ezután szén-dioxiddal léptetik reakcióba, hogy nyers vegyületeket, például olefineket állítsanak elő műgyantákhoz.
De mit is jelent a már említett kifejezés?
A fotonkonvertálás egy fotokémiai módszer, amelynek során az alacsony energiájú fotonok szupramolekuláris gélben nagy energiájú fotonokká alakulnak. A folyamathoz látható hullámhosszú fényre és kromofor donor- és akceptormolekulákra van szükség. Fizikailag ez a folyamat Stokes-ellenes elmozdulás.
Ez az új megközelítés a szupramolekuláris, viszkoelasztikus géleket használja nanoreaktorként a fotokémiai és fotofizikai reakciókhoz is, például fotoindukált elektrontranszferhez, fotoszenzitizált reakciókhoz vagy fotoizomerizációkhoz.
A Nissan célja, hogy 2050-re szén-dioxid-semlegességet érjen el termékeinek teljes életciklusa során. Ez az új technológia hozzájárul ahhoz, hogy fokozzák a CO₂ nyersanyagként való felhasználását, ami a gyanták és más termékek gyártása során csökkentheti a fosszilis nyersanyagoktól való függőséget.
Az újonnan kifejlesztett UC szilárd anyagok a jelenleg kihasználatlan hosszú hullámhosszú fényt rövid hullámhosszú fénnyé alakítják át, amely számos mesterséges fotoszintézis alkalmazásban felhasználható. Az átalakítás még gyenge napfénysugárzás esetén is nagy hatékonysággal megy végbe, az UC elméleti határértékének mintegy 30%-áig.
Gyenge fényviszonyok mellett is működik
Az új UC-anyagok stabilak, szilárdak és oxigén jelenlétében is képesek tovább működni. Fotokatalizátorokkal kombinálva növelik a mesterséges fotoszintézishez rendelkezésre álló fényenergia mennyiségét.
Az apró anyagrészecskék nem érzékenyek a környezetre
A hagyományos UC-anyagok gyakran gyúlékony szerves oldószeres oldatok voltak, amelyek még megszilárdulva is jellemzően gyenge hatékonysággal működtek, és fénysugárzással szemben sem voltak tartósak. Ezért eddig gyakran oxigénmentes környezetre, valamint nagy intenzitású beeső fényre volt szükség.
A technológia további részleteit a Royal Society of Chemistry (UK) tudományos folyóiratának, a "Materials Horizons"-nak 2021. decemberi száma ismerteti.
A folyamatok ábrája
Forrás: www.global.nissannews.com
_fill_100x75_0.jpg)
