Ученые из Университета Джорджа Вашингтона в округе Колумбия сочли, что углекислый газ, который попадает в атмосферу как продукт сгорания углеводородного топлива, должен приносить пользу. Под руководством Стюарта Лихта (Stuart Licht) они создали установку, которая, работая на солнечной энергии, производит топливо из углекислого газа.
Подобные проекты существовали и ранее, но технология Лихта и его коллег на данный момент самая эффективная. Над ее созданием Лихт работал с 2002 года. Основная проблема, которую встречают химики, берущиеся за эту задачу, состоит в том, что CO2 – это очень стабильная молекула, ее непросто заставить вступить в реакцию. Для этого обычно используют электричество или повышенную температуру. Сначала у углекислого газа отщепляют один атом кислорода, превращая его в монооксид углерода (CO). Затем CO смешивают с водородом. Полученная смесь известна под названием «синтез-газ». Из этого газа можно получить метан и другие углеводороды.
Такая технология получила название процесс Фишера – Тропша, в честь немецких химиков, которые разрабатывали ее в 1920-х годах. В то время бедная нефтью, но богатая углем Германия возлагала на данный путь получения топлива серьезные надежды. К концу войны благодаря процессу Фишера – Тропша в мире производилось до 1 млн. тонн углеводородов в год. В 1950-е годы технология развивалась в США на основе вывезенного из Германии оборудования. Но после начала нефтяного бума синтез углеводородов из CO стал невыгоден, поэтому все такие производства закрылись. Вновь к этой идее вернулись лишь в 1990-х годах.
В своей установке Стюарт Лихт использовал одну из самых совершенных на сегодняшний день технологий солнечной энергетики – фотоэлектрические концентраторы (CPV – Concentrator PhotoVoltaics). В них за счет использования специальных линз достигается более высокая удельная мощность батареи, в пять раз выше, чем у солнечных батарей обычного типа. Полупроводниковая панель преобразует 38 % поступающей энергии в электричество высокого напряжения.
Далее заряд поступает на электроды в двух электрохимических камерах. В одной из них идет реакция разложения воды, чтобы получить водород. В другой из углекислого газа образуется монооксид углерода. Большая часть оставшейся энергии солнечного света преобразуется в тепло, которое идет на подогрев этих камер, что позволяет на 25 % снизить количество электроэнергии, необходимой для процесса. В итоге, по словам Стюарта Лихта, до 50 % всей солнечной энергии удается превратить в энергию химических связей углеводородов.
Описание созданной установки будет опубликовано в журнале Advanced Science.
