VietOrg Media
Services    Employment    Services    Restaurants    Medical & health    Real Estate    Shops    Construction    Music    Lawyers    Travelling    Technology    Insurance    Hotel/motel/cottages    Transportation    Beauty    General service    FINANCE/BANKING    MEDIA
      
Quang-hợp nhân tạo biến đổi CO2 thành năng lượng

Artificial Photosynthesis Changes CO2 into Energy

Dịch: Phạm Văn Bân, California, June 22, 2021

 

 

Dr. FUJISHIMA Akira is the director of the Photocatalysis International Research

Center at the Tokyo University of Science. He discovered photocatalysis reaction using titanium oxide while enrolled at the University of Tokyo Graduate School. That discovery was later called the Honda-Fujishima effect, with research on artificial photosynthesis then being initiated around the world.

 

Dr. FUJISHIMA Akira là giám đốc của Trung Tâm Nghiên Cứu Quốc Tế Gia-Tốc-Phản-Ứng-Hóa-Học của Ánh-Sáng tại Đại Học Khoa Học Tokyo. Ông khám phá phản-ứng gia-tốc-hóa-học-của-ánh-sáng bằng cách dùng titanium oxide trong khi ghi danh học tại Trường Cao Học Đại Học Tokyo. Về sau, khám phá đó được gọi là hiệu ứng Honda-Fujishima, với nghiên cứu về quang-hợp nhân-tạo và sau đó được khởi xướng trên khắp thế giới.

 

Nhiên liệu có thể được sản xuất bằng cách kết hợp khí hydrogen được sản xuất từ năng lượng mặt trời với khí-nhà-kính/greenhouse gases do con người thải ra. Một phương pháp để chuyển CO2 thành năng lượng đã được đưa ra bởi Dr. FUJISHIMA Akira, người khám phá ra phản-ứng gia-tốc-hóa-học-của-ánh-sáng/photocatalysis.

 

Điều không được biết rộng rãi là kim tự tháp bằng kính trong sân của Viện Bảo Tàng Louvre tại Paris có một lớp phủ trong suốt bộc lộ hiệu ứng chống-bụi-bẩn khi tiếp xúc với ánh sáng thiên nhiên. Dr. FUJISHIMA Akira, một nghiên cứu gia người Nhật, đã đi tiên phong trong việc khám phá ra phản-ứng-gia-tốc-hóa-học-của-ánh-sáng, trong đó gồm có nguyên tắc phá vỡ chất bụi bẩn mà không cần dùng đến bất cứ năng lượng nào hoặc phải chịu bất cứ chi phí nào. Mặc dù phản-ứng- gia-tốc-hóa-học-của-ánh-sáng đã được khai triển rộng rãi và đưa vào sử dụng thực tế trong lãnh vực chống-dơ-bẩn/antifouling và chống-mờ-kính/antifogging, nhưng nghiên cứu về quang-hợp nhân-tạo - tức là diễn trình trích lấy khí hydrogen thông qua phản-ứng-gia-tốc-hóa-học-của-ánh-sáng - cũng đã thu hút được chú ý đáng kể trong những năm gần đây như là một kỹ thuật có tiềm năng đóng góp vào một xã hội khử-thán-khí/decarbonized society.

 

Chính vào năm 1967, trong khi đang học cao học dưới sự giám sát của cố Dr. HONDA Kenichi, Dr, Fujishima đã cùng với người giám sát, khám phá ra phản-ứng-gia-tốc-hóa-học-của-ánh-sáng. Hiện tượng này sản xuất khí hydrogen và oxygen khi titanium oxide tiếp xúc với ánh sáng dưới nước, hậu quả là tái tạo ra sự khử oxidation (hoặc redox/

oxidation-reduction) tương tự như phản ứng quang-hợp ở thực vật. Dr. Fujishima hết sức phấn khởi với khám phá của ông - biết rằng khí oxygen có thể được trích lấy một cách đơn giản thông qua tiếp xúc với ánh sáng - đến nỗi ông đã không thể ngủ trong một thời gian.

 

Khảo luận của Dr. Fujishima, được viết chung với Dr. Honda, được ấn hành trong báo Nature vào năm 1972, sau đó, phản-ứng-gia-tốc-hóa-học-của-ánh-sáng được gọi là hiệu ứng Honda-Fujishima. Kể từ cuộc khủng hoảng dầu mỏ vào thập niên 1970s, diễn trình có thể trích lấy khí hydrogen thông qua phản-ứng-gia-tốc-hóa-học-của-ánh-sáng đã được hào hứng tiên đoán như là một nguồn năng lượng hoán đổi để thay thế dầu mỏ, và các nghiên cứu gia trên khắp thế giới đã và đang nghiên cứu phương pháp có-hiệu-quả để trích lấy khí hydrogen thông qua quang-hợp nhân tạo bằng cách dùng nguyên tắc đó.

 

Photocatalysis acts as an antifouling and antifogging effect simply by the irradiation of light. It has also been used in the glass covering the pyramid-shaped entrance of the Louvre Museum. The glass maintains its transparent beauty by decomposing dirt.

 

Phản-ứng-gia-tốc-hóa-học-của-ánh-sáng hoạt động như là một hiệu ứng chống-dơ-bẩn và chống-mờ-kính chỉ đơn giản dùng sự chiếu rọi của ánh sáng. Nó cũng đã được dùng trong lớp phủ bằng kính ở lối vào có hình-kim-tự-tháp của Viện Bảo Tàng Louvre. Lớp kính duy trì vẻ đẹp trong suốt bằng cách phân hủy chất bụi bẩn.

 

Fujishima (left) conducting an experiment with Dr. Honda in 1967. Initially, nobody believed the pair’s findings, namely, that water could be broken down with light energy alone.

 

Fujishima (trái) thực hiện một thí nghiệm với Dr. Honda vào năm 1967. Ban đầu, không ai tin vào các khám phá của hai người, nói cụ thể là nước có thể bị phân hủy chỉ bằng năng lượng ánh sáng.


Với chương trình United Nations Sustainable Development Goals (SDGs)/Mục Tiêu Phát Triển Bền Vững của Liên Hiệp Quốc (SDGs) nhằm giảm khí-nhà-kính, nghiên cứu về quang-hợp nhân-tạo đang càng lúc càng đạt tiến triển, mặc dù vẫn còn nhiều thử thách. Dr. Fujishima nói, “Để đạt được các ứng dụng thực tế của sự sản xuất khí hydrogen bằng cách dùng quang-hợp nhân-tạo thì lẽ tất nhiên, mức hiệu quả cao của việc trích lấy khí hydrogen là yếu tố then chốt căn bản. Tuy nhiên, các yếu tố then chốt khác là liệu chúng ta có thể tìm thấy chất xúc tác để đáp ứng các điều kiện khác nhau còn lại hay không; chuyện này bao gồm việc vật liệu được dùng làm chất xúc tác có thể dễ dàng thu được hay không, liệu một khu vực có diện tích bề mặt rộng lớn có thể sản xuất phản-ứng-gia-tốc-hóa-học-của-ánh-sáng được hay không, và liệu có chứa bất cứ chất độc hại nào trong vật liệu hay không. Chúng tôi đang chờ đợi đột phá cho những chuyện đó trong tương lai.”

 

Đi cùng với việc thay thế nhiên liệu hóa thạch bằng các năng lượng tái tạo như khí hydrogen, một biện pháp quan trọng khác để đạt được một xã hội khử-thán-khí/decarbonized society là tái chế thán khí, sử dụng một cách có-hiệu-quả khí COnhư là nguồn tài nguyên. Xem xét quan điểm đó, Dr. Fujishima đã đề nghị phương pháp sau đây; thứ nhất, trích lấy khí hydrogen thông qua điện-phân-nước/water electrolysis bằng cách dùng điện được sản xuất từ các tấm-bửng-pin-mặt-trời có hiệu-quả-cao. Thứ hai, kết hợp khí hydrogen được trích lấy với khí COthải ra từ các nhà máy điện và cơ xưởng để sản xuất khí methanol để có thể được dùng làm nguồn năng lượng. Nếu diễn trình này thực hiện thành công, các khí có chứa carbon, chẳng hạn như CO2, sẽ không còn tạo ra hiệu ứng nhà kính nữa. Thay vào đó, những khí đó sẽ trở thành “tài nguyên” để thay thế dầu hỏa và khí đốt thiên nhiên.

 

Dr. Fujishima hiện đang đứng đầu Photocatalysis International Research Center at the Tokyo University of Science/Trung Tâm Nghiên Cứu Quốc Tế Gia-Tốc-Phản-Ứng-Hóa-Học của Ánh-Sáng tại Đại Học Khoa Học Tokyo, nơi ông đang dẫn đầu nghiên cứu về tiến bộ hơn nữa của phản-ứng-gia-tốc-hóa-học-của-ánh-sáng trong các lãnh vực môi trường và năng lượng. Ông nói: “Tôi nghĩ rằng điều quan trọng là khoa học phải đóng góp cho thế giới. Dựa trên khám phá của ông, một xã hội khử-thán-khí/decarbonized society, nơi mà ngay cả khí CO2 cũng được dùng như là một nguồn tài nguyên, sẽ sớm được hiện thực hóa.

 

 

 

 

 

 

On Tue, Jun 22, 2021 at 5:25 AM Quynh Pham <pquynh13@gmail.com> wrote:

***  Now, a group of researchers have developed a novel, easy to synthesize composite compound that enables the efficient use of solar energy to reduce carbon dioxide, taking us one step closer to achieving a green economy.

 

 

 
                                                                                                                     Dr. FUJISHIMA Akira

  

 

 

A bright future: Using visible light to decompose CO2 with high efficiency

Date:

June 21, 2021

Source:

Nagoya Institute of Technology

Summary:

To tackle the challenge of global warming, scientists have been looking into green and sustainable methods of breaking down carbon dioxide in emissions and in the atmosphere. Now, a group of researchers have developed a novel, easy to synthesize composite compound that enables the efficient use of solar energy to reduce carbon dioxide, taking us one step closer to achieving a green economy.

Carbon dioxide (CO2) emissions from human activities have risen drastically over the last century and a half and are seen as the primary cause of global warming and abnormal weather patterns. So, there has been considerable research focus, in a number of fields, on lowering our CO2 emissions and its atmospheric levels. One promising strategy is to chemically break down, or 'reduce,' CO2 using photocatalysts -- compounds that absorb light energy and provide it to reactions, speeding them up. With this strategy, the solar powered reduction of CO2, where no other artificial source of energy is used, becomes possible, opening doors to a sustainable path to a sustainable future.

A team of scientists led by Drs. Shinji Kawasaki and Yosuke Ishii from Nagoya Institute of Technology, Japan, has been at the forefront of efforts to achieve efficient solar-energy-assisted CO2 reduction. Their recent breakthrough is published in Nature's Scientific Reports.

Their research began with the need to solve the limited applicability problem of silver iodate (AgIO3), a photocatalyst that has attracted considerable attention for being useful for the CO2 reduction reaction. The problem is that AgIO3 needs much higher energy than that which visible light can provide to function as an efficient photocatalyst; and visible light is the majority of solar radiation.

Scientists have attempted to work around this efficiency problem by combining AgIO3 with silver iodide (AgI), which can efficiently absorb and utilize visible light. However, AgIO3-AgI composites have complicated synthesis processes, making their large-scale manufacturing impractical. Further, they don't have structures that offer efficient pathways for the transfer of photoexcited electrons (electrons energized by light absorption) from AgI to AgIO3, which is key to the composite's catalytic activity.

"We have now developed a new photocatalyst that incorporates single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) with AgIO3 and AgI to form a three-component composite catalyst," says Dr. Kawasaki, "The role of the SWCNTs is multimodal. It solves both the synthesis and the electron transfer pathway problems."

The three-component composite's synthesis process is simple and involves just two steps:

1. Encapsulating iodine molecules within the SWCNT using an electrochemical oxidation method; and

2. Preparing the composite by immersing the resultant of the previous step in an aqueous solution of silver nitrate (AgNO3).

Spectroscopic observations using the composite showed that during the synthesis process, the encapsulated iodine molecules received charge from the SWCNT and converted into specific ions. These then reacted with AgNO3 to form AgI and AgIO3 microcrystals, which, due to the initial positions of the encapsulated iodine molecules, were deposited on all the SWCNTs uniformly. Experimental analysis with simulated solar light revealed that the SWCNTs also acted as the conductive pathway through which photoexcited electrons moved from AgI to AgIO3, enabling the efficient reduction of CO2 to carbon monoxide (CO).

The incorporation of SWCNTs also allowed for the composite dispersion to be easily spray-coated on a thin film polymer to yield flexible photocatalytic electrodes that are versatile and can be used in various applications.

Dr. Ishii is hopeful about their photocatalyst's potential. "It can make the solar reduction of industrial CO2 emissions and atmospheric CO2 an easy-to-scale and sustainable renewable energy-based solution tackling global warming and climate change, making people's lives safer and healthier," he says.

The next step, the team says, is to explore the possibility of using their photocatalyst for solar hydrogen generation. Perhaps, humanity's future is bright after all!

Posted: 22/06/2021 #views: 9328
Add comment
:
Pages:  [-1]