Rss Feed Đăng nhập

Thông tin khoa học: Các nhà hóa học tạo ra 'lá' phân tử thu thập và lưu trữ năng lượng mặt trời mà không cần các tấm pin mặt trời

Đăng lúc: Thứ ba - 14/03/2017 12:33 - Người đăng bài viết: hoahoc
Một nhóm nghiên cứu quốc tế đã thiết kế một phân tử sử dụng ánh sáng hoặc điện để chuyển đổi khí nhà kính carbon dioxide thành carbon monoxide - một nguồn nhiên liệu không chứa carbon - hiệu quả hơn bất kỳ phương pháp "giảm carbon" nào khác. Khám phá này là một mốc quan trọng mới trong việc tìm cách tái chế CO2 trong bầu khí quyển Trái đất thành nhiên liệu “sạch” và các vật liệu khác.
Chemists create molecular 'leaf' that collects and stores solar power without solar panels
Date:
March 8, 2017
Source:
Indiana University
Summary:
An international research team has engineered a molecule that uses light or electricity to convert the greenhouse gas carbon dioxide into carbon monoxide -- a carbon-neutral fuel source -- more efficiently than any other method of "carbon reduction." The discovery is a new milestone in the quest to recycle carbon dioxide in the Earth's atmosphere into carbon-neutral fuels and others materials. 
The new molecule employs a nanographene complex (on left) to absorb light and drive the conversion of carbon dioxide (upper center) to carbon monoxide (on right).

Credit: Ben Noffke and Richard Schaugaard, Indiana University

An international team of scientists led by Liang-shi Li at Indiana University has achieved a new milestone in the quest to recycle carbon dioxide in Earth's atmosphere into carbon-neutral fuels and others materials.


The chemists have engineered a molecule that uses light or electricity to convert the greenhouse gas carbon dioxide into carbon monoxide -- a carbon-neutral fuel source -- more efficiently than any other method of "carbon reduction."

The process is reported in the Journal of the American Chemical Society.

"If you can create an efficient enough molecule for this reaction, it will produce energy that is free and storable in the form of fuels," said Li, associate professor in the IU Bloomington College of Arts and Sciences' Department of Chemistry. "This study is a major leap in that direction."

Burning fuel -- such as carbon monoxide -- produces carbon dioxide and releases energy. Turning carbon dioxide back into fuel requires at least the same amount of energy. A major goal among scientists has been decreasing the excess energy needed.


This is exactly what Li's molecule achieves: requiring the least amount of energy reported thus far to drive the formation of carbon monoxide. The molecule -- a nanographene-rhenium complex connected via an organic compound known as bipyridine -- triggers a highly efficient reaction that converts carbon dioxide to carbon monoxide.

The ability to efficiently and exclusively create carbon monoxide is significant due to the molecule's versatility.


"Carbon monoxide is an important raw material in a lot of industrial processes," Li said. "It's also a way to store energy as a carbon-neutral fuel since you're not putting any more carbon back into the atmosphere than you already removed. You're simply re-releasing the solar power you used to make it."


The secret to the molecule's efficiency is nanographene -- a nanometer-scale piece of graphite, a common form of carbon (i.e. the black "lead" in pencils) -- because the material's dark color absorbs a large amount of sunlight.

Li said that bipyridine-metal complexes have long been studied to reduce carbon dioxide to carbon monoxide with sunlight. But these molecules can use only a tiny sliver of the light in sunlight, primarily in the ultraviolet range, which is invisible to the naked eye. In contrast, the molecule developed at IU takes advantage of the light-absorbing power of nanographene to create a reaction that uses sunlight in the wavelength up to 600 nanometers -- a large portion of the visible light spectrum.

Essentially, Li said, the molecule acts as a two-part system: a nanographene "energy collector" that absorbs energy from sunlight and an atomic rhenium "engine" that produces carbon monoxide. The energy collector drives a flow of electrons to the rhenium atom, which repeatedly binds and converts the normally stable carbon dioxide to carbon monoxide.

The idea to link nanographene to the metal arose from Li's earlier efforts to create a more efficient solar cell with the carbon-based material. "We asked ourselves: Could we cut out the middle man -- solar cells -- and use the light-absorbing quality of nanographene alone to drive the reaction?" he said.


Next, Li plans to make the molecule more powerful, including making it last longer and survive in a non-liquid form, since solid catalysts are easier to use in the real world. He is also working to replace the rhenium atom in the molecule -- a rare element -- with manganese, a more common and less expensive metal.
Các nhà hóa học tạo ra 'lá' phân tử thu thập và lưu trữ năng lượng mặt trời mà không cần các tấm pin mặt trời
Ngày:
Ngày 8 tháng 3 năm 2017
Nguồn:
Đại học Indiana
Tóm lược:
Một nhóm nghiên cứu quốc tế đã thiết kế một phân tử sử dụng ánh sáng hoặc điện để chuyển đổi khí nhà kính carbon dioxide thành carbon monoxide - một nguồn nhiên liệu không chứa carbon - hiệu quả hơn bất kỳ phương pháp "giảm carbon" nào khác. Khám phá này là một mốc quan trọng mới trong việc tìm cách tái chế CO2 trong bầu khí quyển Trái đất thành nhiên liệu “sạch” và các vật liệu khác. 
 Phân tử mới sử dụng một phức hợp nanographene (bên trái) để hấp thụ ánh sáng và thúc đẩy quá trình chuyển đổi carbon dioxide (trên trung tâm) thành carbon monoxide (bên phải).
 
Phản biện: Ben Noffke và Richard Schaugaard, Đại học Indiana
 
 Một nhóm các nhà khoa học quốc tế do Liang-shi Li dẫn đầu tại Đại học Indiana đã đạt được một mốc quan trọng mới trong việc tìm cách tái chế CO2 trong bầu khí quyển Trái đất thành nhiên liệu không tăng cácbon và các vật liệu khác.
 
Các nhà hóa học đã thiết kế một phân tử sử dụng ánh sáng hoặc điện để chuyển đổi carbon dioxide (khí nhà kính) thành carbon monoxide - một nguồn nhiên liệu không chứa carbon - hiệu quả hơn bất kỳ phương pháp "giảm carbon" nào khác.
 
Quá trình này được báo cáo trong Tạp chí Hiệp hội Hoá học Hoa Kỳ.
 
"Nếu bạn có thể tạo ra một phân tử đủ mạnh cho phản ứng này, nó sẽ sản sinh ra năng lượng tự do và có thể lưu trữ dưới dạng nhiên liệu", Li, giáo sư của Khoa Hoá học IU Bloomington thuộc Khoa Hóa học và Khoa học, nói. "Nghiên cứu này là bước nhảy vọt lớn trong hướng đó."
 
Việc đốt nhiên liệu - chẳng hạn như carbon monoxide - sản sinh ra khí cácbonic và giải phóng năng lượng. Thay đổi carbon dioxide trở lại vào nhiên liệu đòi hỏi phải có ít nhất một lượng năng lượng bằng với năng lượng giải phóng. Mục tiêu chính của các nhà khoa học là giảm lượng năng lượng dư thừa cần thiết.
 
Đây chính xác là điều mà phân tử của Li đạt được: đòi hỏi lượng năng lượng ít nhất được báo cáo cho đến nay đã thúc đẩy sự hình thành carbon monoxide. Phân tử - một phức hợp nanographene-rheni được kết nối thông qua một hợp chất hữu cơ được gọi là bipyridin - gây nên phản ứng rất hiệu quả chuyển đổi carbon dioxide thành carbon monoxide.

 Khả năng tạo ra carbon monoxide một cách có hiệu quả và độc đáo là rất đáng kể do sự linh hoạt của các phân tử.
 
"Carbon monoxide là một nguyên liệu quan trọng trong rất nhiều quy trình công nghiệp", Li nói. "Đây cũng là cách để lưu trữ năng lượng như là một nhiên liệu không có carbon bởi vì bạn không đưa thêm carbon vào bầu khí quyển ngoài lượng mà bạn đã lấy đi. Bạn chỉ đơn giản là giải phóng năng lượng mặt trời mà bạn đã sử dụng để tạo ra nó."

Bí mật về hiệu quả của phân tử là nanographene - một loại graphite có kích thước nanô mét, một dạng phổ biến của cacbon (tức là "chì" màu đen trong bút chì) - bởi vì màu tối của vật liệu hấp thụ một lượng lớn ánh sáng mặt trời.

Li cho biết hợp chất phức kim loại bipyridin từ lâu đã được nghiên cứu để làm giảm carbon dioxide thành carbon monoxide bằng ánh sáng mặt trời. Tuy nhiên các phân tử này chỉ có thể sử dụng một dải ánh sáng nhỏ trong ánh mặt trời, chủ yếu ở dải tia cực tím, không nhìn thấy được bằng mắt thường. Ngược lại, phân tử phát triển ở IU tận dụng năng lượng hấp thụ ánh sáng của nanographene để tạo ra phản ứng sử dụng ánh sáng mặt trời ở bước sóng tới 600 nanomét - một phần lớn của phổ ánh sáng khả kiến (ánh sáng nhìn thấy).
 
Về cơ bản, Li cho biết, phân tử này hoạt động như một hệ thống gồm hai phần: một bộ thu năng lượng nano hấp thụ năng lượng từ ánh sáng mặt trời và một động cơ "nguyên tử" làm ra carbon monoxide. Bộ thu năng lượng truyền một dòng electron tới nguyên tử rheni, liên tục liên kết và chuyển đổi carbon dioxide ổn định bình thường thành carbon monoxide. 

Ý tưởng liên kết nanographene với kim loại đã nảy sinh từ những nỗ lực trước đây của Li để tạo ra một tế bào năng lượng mặt trời hiệu quả hơn với vật liệu có chứa carbon. "Chúng tôi tự hỏi: Liệu chúng ta có thể bỏ đi các tấm pin mặt trời và chỉ sử dụng khả nă ng hấp thụ ánh sáng của nanographene để điều khiển phản ứng?" Ông nói.
 
Tiếp theo, Li dự định làm cho phân tử này mạnh hơn, bao gồm làm cho nó tồn tại lâu hơn và tồn tại ở dạng không lỏng, vì các chất xúc tác rắn dễ sử dụng hơn trong đời sống. Ông cũng đang làm việc để thay thế nguyên tử rheni trong phân tử - một nguyên tố hiếm - với mangan, một loại kim loại phổ biến và rẻ tiền hơn.
 

Trần Anh Sơn - Dịch từ Internet (có sự trợ giúp của Google dịch)
Tác giả bài viết: Trần Anh Sơn
Nguồn tin: www.sciencedaily.com
Đánh giá bài viết
Tổng số điểm của bài viết là: 0 trong 0 đánh giá
Click để đánh giá bài viết
 

VĂN BẢN MỚI

Số: K/HLS
Tên: (I. MỤC ĐÍCH YÊU CẦU. II. NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP, THỜI GIAN, HOẠT ĐỘNG)

Ngày BH: (26/11/2018)

Số: KẾ HOACH NGOẠI KHÓA lLỊCH SỬ 2018/06/KH-LS
Tên: (GIÁO DỤC TRUYỀN THỒNG YÊU NƯỚC CHO ĐOÀN VIÊN THANH NIÊN QUA DI SẢN VÀ DANH NHÂN ĐỊA PHƯƠNG I. MỤC ĐÍCH II. PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH III. CƠ CẤU GIẢI THƯỞNG)

Ngày BH: (01/02/2018)

Số: Số: 28/QĐ-THPTN
Tên: (Quyết định thành lập BCĐ viết Kỷ yếu, hướng tới kỷ niệm 30 năm ngày thành lập Trường THPT Nghèn 1988-2018)

Ngày BH: (19/05/2017)

Số: Số: 29/QĐ-THPTN
Tên: (Quyết định thành lập Ban chỉ đạo xây dựng truyền thống, hướng tới kỷ niệm 30 năm ngày thành lập Trường THPT Nghèn 1988-2018)

Ngày BH: (19/05/2017)

Số: QUY ĐỊNH Về đạo đức nhà giáo- Số: 16/2008/QĐ-BGDĐT
Tên: (QUYẾT ĐỊNH Ban hành Quy định về đạo đức nhà giáo)

Ngày BH: (15/04/2008)

Số: /QĐ-THPTN
Tên: (Quy tắc ứng xử trường THPT Nghèn)

Ngày BH: (05/03/2017)

Số: 19 /KH-CĐTHPTN
Tên: (Công đoàn THPT Nghèn)

Ngày BH: (19/02/2017)

Số: 04/KHTĐC - THPTN
Tên: (THPT Nghèn)

Ngày BH: (02/02/2017)

Số: - CTr/ĐBN
Tên: (Chương trình hành động thực hiện nghị quyết 04/NQ-TW)

Ngày BH: (05/01/2017)

Số: KẾ HOẠCH NGOẠI KHOÁ LỊCH SỬ NĂM 2016 - Số 05/ KH-LS
Tên: (I. MỤC ĐÍCH YÊU CẦU. II. NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP, THỜI GIAN, HOẠT ĐỘNG)

Ngày BH: (09/12/2016)

Danh mục

Video clip

Thư viện hình ảnh

  Hoạt động

-1 photos | 1263 view

  Giải trí

1 photos | 1185 view

  Kỷ yếu

0 photos | 55 view

Thống kê

  • Đang truy cập: 35
  • Hôm nay: 2245
  • Tháng hiện tại: 38583
  • Tổng lượt truy cập: 1757626

Hỗ trợ online

Võ Đức Ân
0964867606