Sztuczna fotosynteza opanowana do perfekcji, czyli jak pozyskiwać paliwo przyszłości niskim kosztem
Sektor energii odnawialnej może czekać rewolucja, bo oto właśnie naukowcy z Japan Advanced Institute of Science and Technology (JAIST) oraz University of Tokyo opracowali rewolucyjny hydroże, który jest zdolny do naśladowania naturalnego procesu fotosyntezy. Dzięki wykorzystaniu światła słonecznego materiał ten efektywnie rozdziela cząsteczki wody na wodór i tlen, oferując tym samym zrównoważoną metodę produkcji czystego paliwa, na którym to możemy zresztą zbudować lepszą przyszłość dla całej ludzkości. Wodór może być bowiem “drugą ropą”, jeśli idzie o sam rewolucyjny charakter dla całego przemysłu i transportu. Nie bez powodu, bo kiedy ulega spalaniu i zapewnia całą masę energii, nie emituje jednocześnie szkodliwych produktów ubocznych, a jedynie wodę.
Czytaj też: Kolejne paliwo stałe do odstrzału. Czym teraz będą ogrzewać się Polacy?
Jednakże obecna produkcja wodoru opiera się głównie na paliwach kopalnych, co z kolei podważa jego ekologiczny potencjał. Nowa technologia hydrożeli oferuje tym samym przełomową alternatywę, czyli wykorzystanie światła słonecznego i wody, a więc zasobów obfitych i odnawialnych, do zrównoważonej produkcji paliwa wodorowego. Sercem tego przełomu są precyzyjnie zaprojektowane sieci polimerowe osadzone w strukturach hydrożeli. Tworzą one wewnętrzną ramę, która zapewnia skuteczną konwersję energii, ułatwiając płynny transfer elektronów, a więc usprawniając cały kluczowy element rozdzielania cząsteczek wody. Same hydrożele, które są wypełnione funkcjonalnymi molekułami, takimi jak kompleksy rutenu i nanocząstki platyny, naśladują zdolność natury do wykorzystywania światła słonecznego, co z kolei stanowi fundament sztucznej fotosyntezy.
Czytaj też: Wciąga dwutlenek węgla, a wypuszcza czyste paliwo. Nowy mikroreaktor to hit tego roku
Dotychczasowe systemy sztucznej fotosyntezy zmagały się z licznymi trudnościami, a to szczególnie w organizacji molekuł niezbędnych do efektywnej konwersji energii. W tradycyjnych rozwiązaniach molekuły często zlepiały się w grudki, ograniczając transfer elektronów, a tym samym wydajność produkcji wodoru. Zespół badawczy, kierowany przez profesora Kosuke Okeyoshi i profesora Ryo Yoshidę, rozwiązał jednak ten problem, projektując hydrożele z precyzyjnym rozmieszczeniem molekuł. Utworzone w ten sposób sieci polimerowe zapobiegają zlepianiu się cząsteczek, tworząc jednocześnie uporządkowaną strukturę, która zwiększa efektywność procesu transferu elektronów, a tym samym znacznie poprawia wydajność konwersji energii.
Czytaj też: Nowy hydrożel zamienia wodę w paliwo. Japońskie rozwiązanie zachwyca naukowców
Zdolność hydrożeli do efektywnej produkcji wodoru stanowi ważny przełom, ale badacze podkreślają konieczność dalszego rozwoju swojego dzieła. Zapowiadają, że ich przyszłe prace będą skupiać się na zwiększeniu stabilności hydrożeli oraz możliwości ich zastosowania w różnych warunkach. Dodatkowo zespół planuje poprawę wydajności konwersji energii poprzez udoskonalenie projektowania polimerów i wprowadzenie nowych funkcjonalnych molekuł. Potencjał jest więc w tym ogromny, a sami naukowcy widzą w tej technologii krok w kierunku przekształcenia globalnych systemów energetycznych.