![\"\"](\"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2024\/10\/CO2-Synthese.jpg\")
Ein wichtiger Schritt auf dem Weg zur Wiederverwendung von CO2<\/sub> f\u00fcr die Herstellung nachhaltiger Kraftstoffe ist die Verkettung von Kohlenstoffatomen. Ein an der Universit\u00e4t Michigan entwickeltes k\u00fcnstliches Photosynthesesystem kann zwei von ihnen zu Kohlenwasserstoffen mit einer in der Branche f\u00fchrenden Leistung verbinden.<\/p>\n\n\n\n Das System produziert Ethylen mit einer Effizienz, Ausbeute und Langlebigkeit, die weit \u00fcber der anderer k\u00fcnstlicher Photosynthesesysteme liegt. Ethylen ist ein Kohlenwasserstoff, der in der Regel in Kunststoffen verwendet wird. Eine direkte Anwendung des Systems w\u00e4re daher die Gewinnung von Kohlendioxid, das sonst f\u00fcr die Herstellung von Kunststoffen in die Atmosph\u00e4re entlassen w\u00fcrde. \u201eDie Leistung, das hei\u00dft die Aktivit\u00e4t und Stabilit\u00e4t, ist etwa f\u00fcnf- bis sechsmal besser als das, was \u00fcblicherweise f\u00fcr Solarenergie oder die lichtgetriebene Reduktion von Kohlendioxid zu Ethylen berichtet wird\u201c, so Zetian Mi, Professor f\u00fcr Elektro- und Computertechnik an der University of Michigan und korrespondierender Autor der Studie in Nature Synthesis<\/em><\/a>.<\/p>\n\n\n\n \u201eEthylen ist die meistproduzierte organische Verbindung der Welt. Aber es wird in der Regel mit \u00d6l und Gas hergestellt, unter hohen Temperaturen und hohem Druck, wobei CO2<\/sub> freigesetzt wird.\u201c Das langfristige Ziel besteht darin, l\u00e4ngere Ketten von Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen aneinander zu reihen, um fl\u00fcssige Kraftstoffe zu erzeugen, die leicht transportiert werden k\u00f6nnen. Ein Teil der Herausforderung besteht darin, den gesamten Sauerstoff aus dem CO2<\/sub> als Kohlenstoffquelle und dem Wasser, H2<\/sub>O, als Wasserstoffquelle zu entfernen.<\/p>\n\n\n Das Ger\u00e4t absorbiert Licht durch zwei Arten von Halbleitern: einen Wald von Galliumnitrid-Nanodr\u00e4hten, die jeweils nur 50 nm (ein paar hundert Atome) breit sind, und die Siliziumbasis, auf der sie gewachsen sind. Die Reaktion, bei der Wasser und Kohlendioxid in Ethylen umgewandelt werden, findet an Kupferclustern mit jeweils etwa 30 Atomen statt, die auf den Nanodr\u00e4hten verteilt sind. Die Nanodr\u00e4hte werden in mit Kohlendioxid angereichertes Wasser getaucht und einem Licht ausgesetzt, das dem der Mittagssonne entspricht. Die Energie des Lichts setzt Elektronen frei, die das Wasser nahe der Oberfl\u00e4che der Galliumnitrid-Nanodr\u00e4hte spalten. Dabei entsteht Wasserstoff, der in die Ethylenreaktion einflie\u00dft, aber auch Sauerstoff, den das Galliumnitrid absorbiert und zu Galliumnitridoxid wird.<\/p>\n\n\n\n Das Kupfer ist gut darin, sich an den Wasserstoff zu heften und den Kohlenstoff des Kohlendioxids festzuhalten, um es in Kohlenmonoxid zu verwandeln. Mit dem Wasserstoff in der Mischung und einer Energiezufuhr durch das Licht, glaubt das Team, dass sich zwei Kohlenmonoxidmolek\u00fcle mit dem Wasserstoff verbinden. Die Reaktion wird vermutlich an der Grenzfl\u00e4che zwischen dem Kupfer und dem Galliumnitridoxid abgeschlossen, wo die beiden Sauerstoffatome abgezogen und durch drei Wasserstoffatome aus der Wasserspaltung ersetzt werden.<\/p>\n\n\n\n Das Team fand heraus, dass 61 Prozent der freien Elektronen, die die Halbleiter mit dem Licht erzeugten, zur Reaktion zur Herstellung von Ethylen beitrugen. Ein anderer Katalysator auf der Basis von Silber und Kupfer erreichte zwar einen \u00e4hnlichen Wirkungsgrad von etwa 50 Prozent, musste aber in einer Fl\u00fcssigkeit auf Kohlenstoffbasis betrieben werden und konnte nur wenige Stunden lang funktionieren, bevor er sich zersetzte. Im Gegensatz dazu lief das Ger\u00e4t des Teams aus Michigan 116 Stunden lang, ohne nachzulassen, und das Team hat \u00e4hnliche Ger\u00e4te 3.000 Stunden lang betrieben.<\/p>\n\n\n\n Dies ist zum Teil auf die synergetische Beziehung zwischen dem Galliumnitrid und dem Wasserspaltungsprozess zur\u00fcckzuf\u00fchren: Die Zugabe von Sauerstoff verbessert den Katalysator und erm\u00f6glicht einen Selbstheilungsprozess. Die Grenzen der Langlebigkeit des Ger\u00e4ts werden in zuk\u00fcnftigen Arbeiten erforscht werden. Schlie\u00dflich produzierte das Ger\u00e4t Ethylen mit einer Rate, die mehr als viermal h\u00f6her war als die der n\u00e4chsten konkurrierenden Systeme.<\/p>\n\n\n\n \u201eIn Zukunft wollen wir auch andere kohlenstoffhaltige Verbindungen wie Propanol mit drei Kohlenstoffen oder fl\u00fcssige Produkte herstellen\u201c, so Bingxing Zhang, U-M Assistant Research Scientist in Electrical and Computer Engineering und Erstautor der Studie. Fl\u00fcssige Kraftstoffe, die es vielen bestehenden Verkehrstechnologien erm\u00f6glichen k\u00f6nnten, nachhaltig zu werden, sind das Endziel der Forscherinnern und Forscher.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Ein an der Universit\u00e4t von Michigan entwickeltes k\u00fcnstliches Photosynthesesystem kann Kohlenstoffatome mit hoher Effizienz zu Kohlenwasserstoffen verbinden. Das System produziert Ethylen, einen wichtigen Rohstoff f\u00fcr Kunststoffe, mit einer wesentlich h\u00f6heren Effizienz und Stabilit\u00e4t als vergleichbare Systeme. Damit k\u00f6nnte Kohlendioxid, das sonst in die Atmosph\u00e4re entweicht, effizient f\u00fcr die Herstellung von Kunststoffen genutzt werden. Ein wichtiger […]<\/p>\n","protected":false},"author":59,"featured_media":152159,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_seopress_robots_primary_cat":"none","nova_meta_subtitle":"Ein solches System kann Ethylen, den Hauptinhaltsstoff vieler Kunststoffe, mit einer viel h\u00f6heren Wirkungsweise, h\u00f6herem Ertrag und l\u00e4ngerer Lebensdauer herstellen als konkurrierende Systeme ","footnotes":""},"categories":[5572],"tags":[7667,10763,18721,24962,11841,14272],"supplier":[5409],"class_list":["post-152142","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-bio-based","tag-biokraftstoffe","tag-biokunststoffe","tag-ethylen","tag-flussigkraftstoffe","tag-kreislaufwirtschaft","tag-photosynthese","supplier-university-of-michigan"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/152142","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/users\/59"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=152142"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/152142\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/media\/152159"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=152142"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=152142"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=152142"},{"taxonomy":"supplier","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/supplier?post=152142"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}![\"Yuyang](\"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2024\/10\/in-step-toward-solar-fuels-durable-artificial-photosynthesis-setup-chains-two-carbons-together-Pan-background-1024x682-3.jpg\")
Ablauf der Photosynthese<\/h3>\n\n\n\n
Zukunftsausblick<\/h3>\n\n\n\n