2023 Autor: Jake Johnson | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-05-24 23:12
Gorivne ćelije koje napajaju vodonik i solarna energija su dvije najveće nade kao izvori energije za budućnost, koji su ekološki prihvatljiviji i iznad svega održivi.
Kombinacija ova dva se tada smatra posebno čistom: proizvodnja vodonika za napajanje gorivnih ćelija razbijanjem molekula vode sunčevom svjetlošću bi zaista bila najbolja od svih svjetova.
Ovo je takozvana veštačka fotosinteza koja je bila meta istraživanja različitih grupa naučnika širom sveta sa različitim pristupima.
fotokatalitička elektroda
Trenutno je tim koji predvode Thomas Nann i Christopher Pickett sa Univerziteta East Anglia, u Ujedinjenom Kraljevstvu, kreirao efikasnu i robusnu fotoelektrodu koja se može proizvesti od uobičajenih jeftinih materijala.
Novi sistem se sastoji od zlatne elektrode koja je obložena slojevima formiranim od nanočestica indijum fosfata (InP). Istraživači su kontinuirano dodavali spoj željeza i sumpora [Fe2S2(CO)6] na vrh slojeva.
Kada je uronjen u vodu i obasjan sunčevom svetlošću, pod relativno slabom električnom strujom, ovaj fotoelektrokatalitički sistem proizvodi vodonik sa efikasnošću od 60%.
Ova relativno visoka efikasnost je aunaprijed.
Umjetna fotosinteza
Da sistem radi, nema sumnje. Ali kako to funkcionira? Razumijevanje mehanizama reakcije je od suštinskog značaja za poboljšanje i dovođenje u praktične primjene.
Istraživači teoretiziraju sljedeći mehanizam za reakciju: svjetlosne čestice apsorbiraju InP nanokristi, pobuđujući elektrone unutar njih. U ovom pobuđenom stanju, elektroni se mogu prenijeti na jedinjenje gvožđa sumpora.
U katalitičkoj reakciji, jedinjenje gvožđa sumpora zatim prenosi svoje elektrone na jone vodonika (H+) u okolnoj vodi, koji se oslobađaju u obliku molekula vodonika (H2). Zlatna elektroda osigurava elektrone potrebne za repopulaciju InP nanokristala.
Industrijski vodonik
Za razliku od već objašnjenih procesa veštačke fotosinteze, novi sistem radi bez organskih molekula. Ovi molekuli moraju biti pretvoreni u pobuđeno stanje prije nego što mogu reagirati, uzrokujući njihovu degradaciju tokom vremena.
Ovaj problem ograničava životni vek sistema veštačke fotosinteze sa organskim komponentama.
Novi sistem koji je sada otkriven je čisto anorganski i stoga ima mnogo duži rok trajanja.
Novi sistem fotokatalitičkih elektroda je robustan, efikasan, jeftin i bez toksičnih teških metala, može biti vrlo obećavajuća alternativa za industrijsku proizvodnju vodonika.
Pored toga što jeveoma obećavajući, vodonik za današnje gorive ćelije se proizvodi od prirodnog gasa, bliskog rođaka nafte.
