Искусственный фотосинтез – это новая экологически чистая технология получения энергии из солнечных лучей, подражающая в высшей степени эффективному процессу, который растения практикуют уже два миллиарда лет, сообщает iTechpost.
Исследователи из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли изобрели прибор, который состоит из двух крохотных пластин (положительно заряженного катода и отрицательно заряженного анода), отделенных друг от друга ион-проводящей мембраной. В прибор вставляются электроды, а потом его открывают лучам солнца – именно они дают энергию, необходимую для расщепления молекул воды на водород и кислород. Когда два газа отделены друг от друга мембраной, протоны путешествуют от анода к катоду и таким образом создается электрический ток. В качестве анода и катода в экспериментальных устройствах разной конструкции могут использоваться любые материалы, хотя размеры экспериментальной установки пока очень малы.
«В нашей конструкции имеется девятнадцать параллельных друг другу каналов, общая активная поверхность занимает восемь мм2», – рассказывает Мигель Модестино (Miguel Modestino), ведущий автор исследования. Но к увеличению масштаба прибора нет никаких препятствий.
Помимо экспериментальной проверки процесса расщепления молекул воды с помощью солнечного света, прибор может быть модифицирован для испытания оборудования, осуществляющего полный цикл искусственного фотосинтеза, а также для проверки солнечных фотоэлементов.
«Мы продемонстрировали микрожидкостный электролизёр для расщепления воды. Все функциональные элементы его могут быть с легкостью заменены или перенастроены для достижения оптимальных результатов. Это позволяет нам испытывать, в небольших масштабах, стратегии, которые потом можно будет применить в больших системах. Основные принципы действия систем искусственного фотосинтеза аналогичны проточным редокс-аккумуляторам и топливных элементов: носители заряда переноситься к электродам, действующие вещества – к каталитическим центрам, продукты реакции должны быть извлечены, должен осуществиться перенос ионов из электролитов в каталитические центры. Уже имеется ряд моделей искусственного фотосинтеза, показавших хороший КПД конвертации солнечного света в водород, но практически ни одно из этих устройств учитывает все эти принципы работы, особенно химическую изоляцию катода и анода», – заявил Джоэл Эйгер (Joel Ager), материаловед из Объединенного центра по искусственному фотосинтезу, соавтор исследования.
Искусственный фотосинтез сейчас считается наиболее многообещающей технологией солнечной энергетики. Если собрать всю энергию солнечного света, попадающую на Землю в час, то ее хватило бы, чтобы покрыть всю годовую потребность человечества в электричестве.