UCFの研究者が温室効果ガスをエネルギーや材料にリサイクルする新技術を開発

セントラルフロリダ大学の2人の研究者が、有害な温室効果ガスであるメタンからエネルギーと材料を生産する新しい方法を開発した。

米国環境保護庁によると、地球の大気に対するメタンの相対的な影響は、100 年間でもう 1 つの主要な温室効果ガスである二酸化炭素の 28 倍に達します。

これは、大気中での寿命が二酸化炭素よりも短いにもかかわらず、メタンは放射線をより効率的に捕捉するためです。

メタンの主な排出源には、エネルギーと産業、農業、埋め立て地などがあります。

新しい UCF イノベーションにより、メタンをグリーン エネルギー生産に使用し、スマート デバイス、バイオテクノロジー、太陽電池などのための高性能材料を作成できるようになります。

この発明は、過去 10 年間 UCF で研究協力者を務めてきたナノテクノロジー学者のローレン・テタードと触媒の専門家リチャード・ブレアによるものです。

テタール氏は、UCF 物理学科の准教授および准教授、ナノサイエンス技術センターの研究者であり、ブレア氏は UCF フロリダ宇宙研究所の研究教授です。

より優れたクリーンな水素製造技術

第１の発明は、炭素ガスを放出せずにメタンなどの炭化水素から水素を製造する方法である。

このイノベーションは、レーザー、ランプ、太陽光などの可視光と、欠陥設計されたホウ素を豊富に含む光触媒を使用することにより、可視光を利用した捕捉とメタンなどの炭化水素の変換のためのナノスケール材料の新しい機能を浮き彫りにします。 欠陥エンジニアリングとは、不規則な構造の材料を作成することを指します。

UCFの発明は、従来の触媒で高温で行われる反応で一般的である高級多環芳香族化合物、二酸化炭素または一酸化炭素などの汚染物質を含まない水素を生成します。

この開発により、エネルギー生成に使用される触媒のコストが削減され、可視範囲での光触媒変換が可能になり、太陽エネルギーをより効率的に触媒に利用できるようになる可能性があります。

市場用途には、太陽光発電所での水素の大規模生産の可能性や、メタンの回収と変換が含まれます。

「その発明は実際にはツーファーです」とブレアは言う。 「緑色の水素が得られ、実際には隔離ではないがメタンが除去されます。 メタンを電池などに使用できる水素と純粋な炭素に加工しているのです。」

同氏によると、従来の水素製造ではメタンと水を高温で使用するが、そのプロセスでは水素に加えて二酸化炭素も生成されるという。

「私たちのプロセスは温室効果ガスであるメタンを取り出し、それを温室効果ガスではないものと、価値ある製品である水素と炭素という2つのものに変換します」とブレア氏は言う。 「そして私たちはメタンをサイクルから排除しました。」

同氏は、UCFのExolith Labでは、システムを大型の太陽光集光器に設置することにより、太陽光を利用してメタンガスから水素を生成することができたと指摘した。

これを知っているので、豊富な電力源を持たない国でも、必要なのはメタンと太陽光だけなので、この発明を利用できるだろうと彼は言う。

メタンは、石油および天然ガス システムのほかに、埋め立て地、工業地帯、農業地帯、廃水処理場にも存在します。

汚染物質のないカーボンナノ/微細構造の成長

Tetard と Blair によって開発されたこの技術は、寸法が制御されたカーボンナノスケールおよびマイクロスケール構造を製造する方法です。 光と欠陥操作された光触媒を使用して、多数の炭素源からパターン化された明確に定義されたナノスケールおよびマイクロスケール構造を作成します。 例としては、メタン、エタン、プロパン、プロペン、一酸化炭素などが挙げられます。

「ポリマー 3D プリンターの代わりにカーボン 3D プリンターを使用するようなものです」と Tetard 氏は言います。 「このようなツールがあれば、現在では不可能なカーボン足場の設計も可能になるかもしれません。」