Gdybyśmy potrafili magazynować energię pochodzącą ze słońca to z pewnością mielibyśmy antidotum na problemy energetyczne świata. Aby było to jednak możliwe potrzebujemy odpowiedniego katalizatora. Naukowcy już nad nim pracują

Skuteczne wykorzystanie energii słonecznej to dla nas szansa na to, aby lepiej poradzić sobie z wieloma procesami, m.in. z fotokatalitycznym rozszczepieniem wody, które umożliwiłoby wydajne naśladowanie procesu fotosyntezy. Gdyby uczonym udało się zoptymalizować ten proces, moglibyśmy choć w części uniezależnić się od węgla kopalnego i innych paliw, których ilość jest na Ziemi ograniczona. Z drugiej strony spalanie węgla kopalnego zanieczyszcza środowisko i powoduje emisję dwutlenku węgla, natomiast w wyniku spalania wodoru otrzymujemy jedynie wodę, którą z kolei można poddać rozkładowi z użyciem kolejnych kwantów światła. Byłoby to zatem zarówno korzystne dla środowiska, jak i dawało dostęp do czystej wody, której w wielu miejscach świata dramatycznie brakuje. Problem z produkcją wodoru polega na tym, że jego wytwarzanie musi się opłacać.

Pozornie cały proces jest bardzo prosty. Chodzi bowiem o to, aby rozłożyć cząsteczkę wody do tlenu i wodoru. To jednak wiąże się z opracowaniem zupełnie nowych katalizatorów. Te, które są już dostępne powstały m.in. dzięki platynie. Jest ona jednak na tyle droga, że nie nadaje się do wykorzystania przemysłowego.

Taniego i spełniającego wszystkie warunki katalizatora poszukuje m.in. dr Anna Lewandowska-Andrałojć, z Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu. Pomimo intensywnie prowadzonych badań dotyczących fotokatalitycznej produkcji wodoru, nadal wiele istotnych kwestii pozostaje nierozwiązanych. Istniejące systemy wciąż ceną są drogie, gdyż są oparte o metale szlachetne, np. platynę. Są też krótkotrwałe, co wynika m.in. z rozkładu katalizatora w wyniku reakcji ubocznych. Największą trudnością dla badaczy jest odnalezienie takiego katalizatora, czyli cząsteczki, która tę pracę będzie wykonywała wielokrotnie i sama nie będzie się rozkładała. Wspomniana badaczka szuka zatem katalizatora, którego działanie będzie oparte o kobalt.

Autor koncepcji sztucznego liścia – prof. Daniel Nocera, który jest specjalistą z tej dziedziny z Harvardu, wykazał, że wystarczy postawić próbkę zawierającą krzemowy półprzewodnik i katalizator kobaltowy na oknie, a zwyczajne światło słoneczne spowoduje, że z wody zaczną się wydostawać pęcherzyki tlenu i wodoru. Wydajność sztucznego liścia prof. Nocery wynosi 4,7 proc. i niestety jest za mała, aby jego produkcja była opłacalna. Dlatego wyścig naukowców wciąż trwa.

Odnalezienie przez naukowców idealnego katalizatora byłoby dla nas wielkim krokiem naprzód. Fotoreaktory znalazłyby się w naszych domach. Uczeni patrzą w przyszłość z optymizmem i snują plany na wypadek, gdyby naukowa fikcja stała się faktem. Jedna z koncepcji mówi o tym, żeby każdy dom, również w krajach Trzeciego Świata był zaopatrzony w taki fotoreaktor. Naukowcy dostrzegają podwójną korzyść. Po pierwsze ludzie zyskaliby dostęp do energii, a wyniku spalania wodoru otrzymaliby czystą wodę.

Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl