Искусственный фотосинтез производит водород с помощью наночастиц
В области возобновляемых источников энергии водород считается одной из надежд на использование источников изобилия энергии там, где они наиболее остро необходимы. Избыток солнечного света или ветра может быть использован для получения H2, чтобы питать поезда, корабли или подавать электричество в сеть в темное и безветренное время суток. Однако современный процесс гидролиза, т.е. расщепления воды с помощью приложенного напряжения, требует сложного оборудования. Кроме того, итоговая эффективность не соответствует стандартам, поскольку электричество сначала вырабатывается фотоэлектрическими батареями, а затем используется для производства водорода.
Пример фотосинтеза показывает, что одного солнечного света недостаточно для разрушения и сборки молекул. Для этого необходимы функциональные молекулы или наночастицы и структура из полимеров, обеспечивающая правильное расположение отдельных компонентов.
Исследователям из Японии удалось воспроизвести принцип фотосинтеза таким образом, что CO2 не превращается в сахар, а вместо этого вода расщепляется на основные компоненты. Для этого используются рутений и платина, которые также применяются в автомобильных катализаторах и топливных элементах. Затем водород может быть получен непосредственно из воды с помощью солнечного излучения.
Что делает этот процесс особенно примечательным, так это эффективность, которая, как говорят, в настоящее время находится в диапазоне фотовольтаики, т.е. около 20%. Этот аспект особенно важен для того, чтобы водород можно было производить разумно и экономически эффективно. С другой стороны, растениям удается преобразовать лишь 1% энергии, получаемой от солнечного света в нормальных условиях.
Тем не менее, еще предстоит преодолеть несколько препятствий. Крупномасштабное использование технологии еще не опробовано, а долговечность так называемого гидрогеля также еще предстоит доказать. И последнее, но не менее важное: платина и рутений - не совсем обычные элементы. Последний - один из самых редких элементов.
Не идеальные условия, но несколько неопределенностей не должны оттолкнуть исследователей от идеи получения водорода с помощью одного лишь солнечного света.
Источник(и)
