Simulert sollys driver en solvelle som konverterer atmosfærisk karbondioksid direkte til syntesegass. (Foto: University of Illinois at Chicago/Jenny Fontaine)

Solceller

Denne solcellen fanger CO2 og lager drivstoff

Forskere har utviklet solcelle som produserer syntesegass direkte av atmosfærisk CO2.

Forskere ved universitetet i Illinois i Chicago, hevder å ha utviklet en solcelle som tar karbondioksid fra atmosfæren, og omsetter den direkte til hydrokarboner som kan forbrennes.

Sagt veldig enkelt: CO2 og sollys blir «bensin».

Prosessen er beskrevet i artikkelen “Nanostructured transition metal dichalcogenide electrocatalysts for CO2 reduction in ionic liquid”, som ble publisert i journalen Science i dag.

Resirkulerer CO2

Amin Selehi-Khojin, førsteamanuensis ved universitetets avdeling for mekanisk og industriell engineering, og hovedforfatter av studiet, forklarer det slik:

– I stedet for en ikke-bærekraftig enveiskjørt energiproduksjon fra fossilt drivstoff til klimagass, kan vi nå reversere prosessen og resirkulere atmosfærisk karbon til drivstoff ved å bruke sollys, sier Selehi-Khojin i en pressemelding fra universitetet.

Solcellen og en katalysator er nøkkelen her. De beskriver løsningen som som «fotosyntetisk». Dog er det snakk om å bruke vanlige fotovoltaiske celler.

Den replikerer altså på sett og vis fotosyntesen i plantene, som omdanner CO2, vann og sollys til organisk materiale, og avgir O2 som avfallstoff. 

Produserer syngass

Amin Salehi-Khojin, førsteamanuensis ved UIC (venstre), og post doc Mohammad Asadi med solcellen som konverterer CO2 til syngass.
Amin Salehi-Khojin, førsteamanuensis ved UIC (venstre), og post doc Mohammad Asadi med solcellen som konverterer CO2 til syngass. Foto: University of Illinois at Chicago/Jenny Fontaine

Løsningen produserer i stedet syntesegass, en blanding av hydrogen og karbonmonoksid. Syntesgass er også et mellomprodukt i konvertering av naturgass til blant annet bensin og diesel, og kan dermed prosesseres videre til dette.

Dette krever imidlertid at CO2 reduseres. Forskerne har jobbet med å finne en katalysator som kan drive denne prosessen.

Til nå har slike katalysatorer ifølge Salehi-Khojin vært avhengige av edle metaller som sølv, og prosessen har vært lite effektiv.

Katalysator

Jobben de har gjort har derfor vært å finne en bedre katalysator. De har funnet at nanostrukturblandinger bestående av innskuddsmetall dichalkogenider (TMDC) – en blanding av chalkogenider (ikke-metallatomer i periodesystemets gruppe 16) og et overgangsmetall (et atom hvor d-underskallet bare er delvis fylt, typisk grunnstoffene i gruppe 3 til 12). 

Disse forbindes ved hjelp av en elektrolytt, i dette tilfellet en ionisk væske, etylmetyl imdazol tetrafluorborat, blandet med 50 prosent vann.

Dette blir som en elektrokjemisk celle med to kamre og tre elektroder. 

De kom frem til at katalysator av nanoflak av wolframdiselenid fungerer best, og at denne katalysatoren gjør reduksjonen 1000 ganger raskere enn katalysatorer bestående av edelmetaller. Prisen skal dessuten være 20 ganger lavere.

To solceller

Selve enheten består av to fotovoltaiske solceller på 18 kvadratcentimeter, med wolframdiselenid og elektrolytt på katodesiden, og koboltoksid på i en kaliumfosfatelektrolytt på anodesiden.

Lys med 100 watt per kvadratmeter treffer solcellene, og karbonmonoksid dannes ved katoden, og oksygen og hydrogen produseres ved ved anoden. Hydrogenioner passerer gjennom en membran til katodesiden, og deltar i reduksjonsprosessen. 

Resultatet er et «kunstig løv» som reduserer karbondioksid og oksiderer vann. 

Karbonnøytral

Om metoden lar seg skalere opp, er den uansett ikke en løsning som kan «spise» ekstra karbondioksid fra atmosfæren. Drivstoff laget med denne løsningen vil i tilfelle være karbonnøytralt, om man ser bort fra energi som kreves for å prosessere syntesegass videre til drivstoff.

At prosessen kan foregå med sollys som eneste energikilde, gjør at den potensielt kan tas i bruk over store områder, og at en betydelig mengde syntesegass kan produseres og videreforedles.

Forskningen er støttet av det amerikanske energidepartementet og National Science Foundation.

Flere jobber med å gjøre CO2 nyttig

Nylig ble det for øvrig en lignende løsning presentert av Harvard-professor Daniel G. Nocera, en av verdens ledende forskere innen uorganisk kjemi.

Harvards Nocera Lab har laget en genmodifisert bakterie som tar opp karbondioksid og hydrogen, og avgir alkohol og biomasse. Denne kombineres med en solcelleløsning som kan splitte vann til hydrogen og oksygen.

Kommentarer (36)

Kommentarer (36)