Искусственный фотосинтез: новый шаг к солнечному топливу

Обнаружил молекулу для искусственного фотосинтеза, которая накапливает четыре офиса и открывает путь для устойчивого солнечного топлива.

Искусственный фотосинтез, в течение многих лет считался одним из случаев времени для развития возобновляемых энергий, совершает скачок благодаря исследованию Университета Базеля, опубликованном на Природная химияПолем

Ученые разработали молекулу, способную хранить четыре электрических заряда (два положительных и двух негатива), генерируемых солнечным светом, имитируя механизм, с которым растения захватывают энергию.

Результат, который превышает одно из основных препятствий для искусственного фотосинтеза: сложность накопления большего количества электронов с низкой интенсивностью света, таких как солнечный, не прибегая к поддержке химических реагентов.

Искусственный фотосинтез и чистое топливо

Разница с другими возобновляемыми технологиями является существенной: в то время как ветер и фотоэлектрический продукт производит электричество, искусственный фотосинтез направлен на создание солнечного топлива.

Они могут использоваться в секторах, которые трудно электрифицировать, такие как авиация, навигация и тяжелая промышленность, используя те же транспортные инфраструктуры, что и ископаемое топливо.

Цель состоит в том, чтобы закрыть цикл CO₂: сжечь это топливо выпустило бы только ранее поглощенный углерод в атмосфере, не добавляя его снова.

Молекула пентада, разработанная в Базеле

Команда во главе с профессором Оливером Венгером разработала молекулу «пентада», состоящую из двух донорских подразделений электронов, центрального фоточувствительного и двух принятых единиц. После двух выставок в свете структура достигает стабильного состояния, в котором она накапливает четыре отдельных заряда.

Этот результат был проверен благодаря экспериментам по спектроскопии, которые продемонстрировали продолжительность заряда до 120 микросекунд и накопленную энергию около 3,0 эВ, общее количество 37%.

Числа, которые отмечают значительный прогресс по сравнению с предыдущими попытками, где рекомбинация зарядов сделала процесс неэффективным.

Ключевой шаг для солнечного топлива

Исследования показывают, что можно получить накопление множественных зарядов даже при относительно слабом свете, приближаясь к реальным условиям солнечного облучения. Принцип у основания — пространственное разделение офисов, которое снижает скорость рекомбинации и позволяет последовательно поглощать больше фотонов.

В перспективе этот подход может быть применен для сложных каталитических реакций, таких как разделение воды в водороде и кислороде или восстановление Co₂.

Искусственный фотосинтез как решение перехода

До настоящего времени проекты искусственного фотосинтеза ограничивались лабораториями или пилотными системами, в Японии, Соединенных Штатах и ​​Европе, с трудностями в подъемах по технологиям по причинам затрат и эффективности.

Но работа Базельского университета представляет собой фундаментальную часть. Исследователи подчеркивают, как эта стратегия может открыть путь к системам, способным использовать диффузный солнечный свет, расширяя перспективы возобновляемого жидкого топлива.

«Мы определили и внедрили важную часть головоломки«, Говорит Венгер.»Надежда состоит в том, что эти исследования могут способствовать новым решениям для устойчивой энергии будущего«.