Как заправить бензобак электричеством?

Гибридные автомобили используют двигатели внутреннего сгорания, чтобы поддерживать заряд аккумуляторной батареи. Сохранится ли такая схема в будущем? Исследователи из Школы инженерных и прикладных наук Калифорнийского университета представили технологию, которая может перевернуть принцип работы современных гибридных авто буквально с ног на голову. Недавно ученые впервые продемонстрировали метод преобразования углекислого газа в жидкое топливо изобутанол под действием электричества.

Технологии получения электричества непрерывно развиваются. Однако до сих пор не найден эффективный способ хранения выработанной энергии. Химические батареи, гидравлические насосы и расщепление воды – все известные методы страдают общими недостатками, такими как низкая эффективность и энергоемкость, плохая совместимостью с существующей транспортной инфраструктурой.

В исследовании, опубликованном в предпоследний день марта в журнале Science, Джеймс Ляо (James Liao) и Ральф М. Парсонс (Ralph M. Parsons) поделились с общественностью достижениями их исследовательской команды. Ученые разработали метод хранения электрической энергии в химических соединениях – высших спиртах, которые затем можно использовать в качестве жидкого топлива для транспорта.

По словам Джеймса Ляо в этом случае плотность энергии значительно превышает ту, которую можно достичь, применяя ионно-литиевые батареи. «Кроме того, возникает потенциальная возможность использования электричества в качестве топлива для транспорта без изменения существующей инфраструктуры» - отметил ученый.

Технология, разработанная исследователями, использует генетически модифицированные микроорганизмы, известные как Ralstonia eutropha H16. Микроорганизмы производят изобутанол и триметилбутанол в биоэлектрическом реакторе. Все что им требуется – углекислый газ, как источник углерода, и электричество.

Фотосинтез, это процесс преобразования световой энергии и хранения ее в химических связях молекул сахара. Процесс можно разложить на две составляющие, реакцию на свету и в темноте. Чтобы получить энергию, нужен свет. Однако когда энергия уже получена, для преобразования углекислого газа в сахар свет не требуется.

«Нам удалось отделить реакцию на свету от реакции в темноте. Вместо использования биологического фотосинтеза мы использовали солнечные панели для преобразования света в электричество. Затем посредством промежуточного химического соединения энергия использовалась, чтобы зафиксировать углерод в топливе. Эта методика может оказаться более эффективной, чем биологические системы» - сообщил Ляо.

Биологическим системам, растениям, требуются большие пространства под сельскохозяйственные угодья. При этом процесс фотосинтеза может протекать только на свету. Бактериям в реакторе не нужны большие посевные площади, а в качестве источника энергии может быть использовано электричество, выработанное любым способом.

В качестве энергетического посредника для преобразования микроорганизмами двуокиси углерода теоретически может быть использован водород, полученный под действием электричества. Однако ученые пришли к выводу, что муравьиная кислота более эффективна в качестве промежуточного энергоносителя.

Изобретение учеными электрохимического способа синтеза муравьиной кислоты и преобразования СО₂ предоставляет людям потрясающие возможности биоконверсии углекислого газа в различные вещества. Топливо для транспорта – это только яркий пример применения новой технологии.

Как отметил Джеймс Ляо, пока продемонстрирована принципиальная возможность. Сейчас ученые работают над развитием метода.

Комментарии: