Mehrfach-Reaktion – bis 95 Prozent Ausbeute
Licht und Kollegen berichten in den „Nano Letters“, dass bei dem Verfahren mehrere Reaktionen parallel ablaufen. Einmal reagiert im System vorhandenes Lithiumdioxid mit einströmendem Kohlendioxid zu weiterem Lithiumkarbonat. Dieses zerfällt dann im Lauf der Elektrolyse in Lithiumoxid, Sauerstoff und Kohlenstoff. Letzterer scheidet sich schließlich als dünne, bis zu 200 Mikrometer lange Fasern an der Stahl-Kathode ab. Der Sauerstoff entweicht in die Luft, und das in der Schmelze verbleibende Lithiumoxid reagiert wieder mit Kohlendioxid. Licht und seine Kollegen veränderten die Zusammensetzung des Elektrolyten und tauschten das Elektrodenmaterial aus, variierten Heiztemperatur und Stromstärke. Mit der bisher besten Wahl der Parameter erreichten die Forscher eine Ausbeute von bis zu 95 Prozent.
„Die Licht-Forschungsgruppe hat die Herausforderung angenommen, eine umfassende Lösung für den Klimawandel zu entwickeln. Ein neues Solarverfahren wurde eingeführt, das sogenannte STEP-Verfahren (Solar Thermal Electrochemical Photo, s.u.), das effizient Kohlenstoff aus der Atmosphäre entfernt und mit hoher Solareffizienz und ohne Kohlendioxidbildung von der Gesellschaft benötigte die Grundprodukte erzeugt, wie Kraftstoffe, Metalle, Bleichmittel und Baustoffe. Im Bereich der Batterie- und Brennstoffzellenforschung werden neue Mehrfach-Elektronen-Speicherprozesse (pro Molekül) eingeführt und untersucht, was zu Batterien mit größerer Speicherkapazität als Benzin führt. Auf dem Weg zu neuen Nutzungsformen Erneuerbarer Energien erforschen wir grundlegende chemische Prozesse, die von der Quantenmechanik zur Thermodynamik des Wassers, von neuen analytischen und ökologischen Methoden und Wasserstoff, über Halogenide, bis hin zu Chalcogenidmaterialien und Übergangsmetallchemie reichen.“ (von der Licht-Webseite)
Abstract des Artikels „STEP (Solar Thermal Electrochemical Photo) Generation of Energetic Molecules: A Solar Chemical Process to End Anthropogenic Global Warming“ im Journal of Physical Chemistry“
STEP (Solarthermisches Elektrochemisches Foto) Erzeugung von energetischer Moleküle: Ein Solarchemisches Verfahren zur Beendigung der anthropogenen globalen Erwärmung (Stuart Licht)
In dieser Studie wird eine Solarhybrid-Theorie für die Elektrosynthese von energetischen Moleküle mit größerem Wirkungsgrad als der bei der Energieumwandlung mittels Photovoltaik hergeleitet. Die Theorie unterscheidet Strahlung, die den Ladungstransfer bei der Photovoltaik antreibt und wendet alle überschüssige Energie auf Wärme und eine Verringerung der Energie endothermer Elektrolysereaktionen an. Die Theorie für diesen ursprünglichen Prozess wird für die solare Erzeugung energiereicher Chemikalien, einschließlich Chlorverbindungen, Eisen, Aluminium, Magnesium, Lithium und Natrium abgeleitet und um proaktiv anthropogen durch Verbrennung fossiler Brennstoffe entstehendes CO2 zu konvertieren. Der Prozess wandelt die für den PV-Ladungstransfer ausreichende Energie (Super-Bandlücke) aus Sonnenlicht und alles verbleibende Sonnenlicht (Unterbandlücke und überschüssige Super-Bandlückenenergie) zur Verringerung der Energie einer Elektrolysereaktion in Wärme um. In einer 650 ° C heißen Elektrolyse-Konfiguration mit Schmelzkarbonat wird Sonnenlicht, der STEP-Umwandlungstheorie (Solarthermisches Elektrochemisches Foto) folgend, CO2 mit 50% solarer Effizienz in einer Zelle mit ~58 mbar CO und 1 bar CO2 recyceln und entfernen.
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