Избирательный светопоглотитель лег в основу фототермической каталитической системы
Ученые из Китая и Японии использовали избирательный светопоглотитель для создания фототермической системы, генерирующей температуры до 288°С при слабом солнечном излучении (1 кВт/кв. м).
Исследование было проведено специалистами из университетов Хэбэя (Китай) и Хоккайдо (Япония), сообщает phys.org. Температуры, генерируемые новой системой, в 3 раза превышают параметры стандартных фототермических каталитических установок.
Выводы проекта представлены в Nature Communications.
«Нашей первичной целью было получение уличного фототермического катализа с помощью солнечного света. Но системы не давали температур, достаточных для практического применения, — сказал Ягуан Ли в интервью для Phys.org. – Мы решили повысить эффективность фототермических материалов под действием солнечных лучей».
Сейчас способность таких структур поглощать свет достигла предела. Кроме того, невозможно реализовать метанирование СО2 атмосферными солнечными лучами из-за низких температур существующих систем – до 80°С. Для решения проблемы Ли с коллегами занялись снижением рассеивания тепла для повышения концентрации его энергии внутри фототермических материалов.
«Мы заинтересовались концепцией избирательного поглощения света, представленной еще в 40-х гг. 20-го века, — сказал автор. – В 1955-м появилась базовая теория дизайна таких покрытий. Затем началось массовое производство избирательных светопоглотителей для солнечных водонагревателей и других устройств. Но никто еще не применял концепцию в фототермическом катализе. Мы выяснили, что она обеспечивает магический эффект – процесс запускается обычным уличным солнечным светом».
Команда синтезировала сверхтонкие аморфные нанолисты из Y2O3 с заключенными внутри отдельными атомами никеля (SA Ni/Y2O3), показавшие заметное метанирование углекислого газа. Эффективность процесса достигла 80%. Избирательный светопоглотитель производил метан с эффективностью 7,5 л/кв. м*ч под действием атмосферного солнечного излучения.
«Мы использовали классические теории и стандартные продукты, — сказал Ли. – Думаю, главным достижением исследования является поощрение взаимодействия с промышленностью. Уверен, это приведет к существенному научному прогрессу».
В будущем система может использоваться для разных задач, вроде преобразования СО2 в полезные продукты. Авторы планируют продолжить модернизацию реактора, чтобы сделать его пригодным для промышленности.
