Mediante el uso de un fotoelectrodo en el que se cargan nanopartículas de oro en un sustrato semiconductor de óxido, una investigación de la Universidad de Hokkaido, Japón, ha trabajado para desarrollar un método de fotosíntesis artificial que ha recibido atención como un sistema de conversión de energía luminosa definitivo.
Puntos clave :
- El amoníaco ha ganado atención como un portador de energía de próxima generación. Al combinar una estructura de antena óptica que puede concentrar la luz en un nanoespacio y un cocatalizador que adsorbe nitrógeno de manera selectiva, hemos logrado sintetizar de manera selectiva el amoníaco a partir del agua.y di-nitrógeno bajo irradiación de luz visible.
- La síntesis de amoniaco, que es materia prima de fertilizantes químicos y productos químicos, utiliza más del 1% del consumo energético mundial para su síntesis. Por tanto, este método de fotosíntesis artificial que utiliza eficientemente la luz visible puede haceruna gran contribución al ahorro de energía a escala mundial.
Fondo :
El grupo de investigación del profesor Hiroaki Misawa y el profesor asistente Tomoya Oshikiri del Instituto de Investigación de Ciencias Electrónicas de la Universidad de Hokkaido, mediante el uso de un fotoelectrodo en el que se cargan nanopartículas de oro sobre un sustrato semiconductor de óxido, ha trabajado para desarrollar un método de fotosíntesis artificialque ha recibido atención como un sistema de conversión de energía luminosa definitivo.
En este momento, este grupo de investigación ha desarrollado un cocatalizador que puede convertir di-nitrógeno en amoníaco con buena eficiencia, y al soportar este cocatalizador en un fotoelectrodo en el que se cargan nanopartículas de oro, han logrado usar agua,di-nitrógeno y luz visible para sintetizar selectivamente amoníaco, que ha ganado atención como un portador de energía de próxima generación.
La investigación y el desarrollo de sistemas de fotosíntesis artificial que convierten la energía solar en energía química almacenable han ganado atención como una forma de resolver el problema energético global.
Se espera que el amoníaco sea uno de los portadores de energía química de la próxima generación porque tiene poco peligro de combustión o explosión y se puede licuar con relativa facilidad.
En la actualidad, el amoníaco se fabrica comercialmente mediante el método denominado proceso Haber-Bosch [1], pero esta reacción requiere una gran cantidad de energía, y más del 1% del consumo energético mundial se destina al proceso Haber-Bosch.
En consecuencia, para utilizar de manera eficiente el amoníaco como portador de energía, el mundo espera el desarrollo de un método de síntesis de baja energía que sea fundamentalmente diferente de los métodos de síntesis convencionales.
Resultados anticipados :
Combinando una estructura de antena óptica que puede concentrar la luz en un nanoespacio y un cocatalizador que adsorbe nitrógeno de manera selectiva, hemos logrado sintetizar amoníaco a partir de nitrógeno y agua mediante el uso de luz visible, que se encuentra en abundancia en la energía solar.energía.
En el futuro, mejorando la eficiencia de la reacción y ampliando la banda de longitud de onda de respuesta, trabajaremos hacia la comercialización de esta última y limpia "fotosíntesis de amoníaco", que puede generar amoníaco a partir de la luz visible de la luz solar, el nitrógeno en el aire, y agua.
Condiciones :
[1] Proceso de Haber-Bosch: método de síntesis de amoniaco, para el cual el químico alemán Fritz Haber había tenido éxito por primera vez en una investigación a escala de laboratorio, y que luego fue comercializado en 1913 por Carl Bosch de BASF. Este proceso sintetiza amoniacoNH3 utilizando hierro como catalizador para hacer reaccionar nitrógeno N2 e hidrógeno H2 a alta temperatura y alta presión. Dado que se requieren condiciones de reacción extremadamente severas de 400ºC a 600ºC y 200 a 400 atmósferas, este proceso consume unaAdemás, dentro de los pasos del proceso Haber-Bosch, aproximadamente el 90% de la energía se consume en la fabricación de gas hidrógeno a partir de combustibles fósiles.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Hokkaido . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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