Co je umělá fotosyntéza?

Rostliny získávají svou energii způsobem, který se velmi liší od způsobu, jakým lidé získávají energii.Když člověk potřebuje energii, jí jídlo.Když rostlina potřebuje energii, používá proces fotosyntézy k zabírání oxidu uhličitého z prostředí a pomocí slunečního světla převede ji na cukry, což je typ energie, kterou potřebuje k udržení života.Vědci pracují na replikaci procesu fotosyntézy, pokoušejí se využít energii Slunce novým, efektivním a ekologicky přátelským způsobem a umělý výzkum fotosyntézy přinesl zajímavé výsledky.

Schopnost produkovat umělou fotosyntézu byla poprvé oznámena v roce 2000, ačkoli výzkum byl předtím ve fázích plánování.Vědci se spoléhali na efekt Honda-fujishima, který byl objeven v roce 1953 a používá oxid titaničitý jako fotokatalyzátor.Fotokatalyzátor urychluje procesy týkající se světla a v tomto případě energii.

Kvůli vědeckému a obchodnímu zájmu o umělou fotosyntézu a touze po potenciálních nových produktech, které by z něj mohly vycházet, se výzkumné pole rozdělí na dvě strany.To přineslo dva různé výsledky: fotoelektrochemické buňky a solární buňky senzibilizované na barviva.Každá buňka pracuje na různých principech, ale snaží se získat stejný výsledek: umělá fotosyntetická energie, kterou lze využít a ukládat pro pozdější použití, což by snížilo závislost na světě na neobnovitelných zdrojích energie.elektrický proud vody pro vytvoření vodíku a kyslíku v procesu zvaném elektrolýza.Elektřina může být poté uložena do vodíku, který je „energetickým nosičem“, a energii lze použít později, například v bateriích.Existují dva typy PEC, jeden, který používá polovodičové povrchy k absorbování sluneční energie a pomáhá rozdělit molekuly vody pro spotřebu energie.Druhá odrůda používá rozpuštěné kovy k čerpání sluneční energie a zahájení procesu umělé fotosyntézy.Nejběžnějšími kovovými katalyzátory pro tento typ reakce jsou kobalt a rhodium.Vědci z Massachusetts Institute of Technology (MIT) zjistili, že tyto kovy jsou pro tento druh práce nejúčinnější.

Druhý typ zkoumané buňky, solární buňka senzibilizovaná na barviva, se někdy nazývá buňka graetzel nebo graetzelová buňka.Stejně jako PEC používají umělé fotosyntézové buňky senzibilizované barvivy k shromažďování energie, obvykle křemíku.V buňkách senzibilizovaných na barviva se polovodič používá k transportu shromážděné energie a fotoelektrony nebo energetické částice jsou odděleny a využívány pomocí speciálních barviv.Buňky Gratzel jsou považovány za nejúčinnější formu umělé fotosyntézy, která je v současné době k dispozici, a také nejúčinnější k výrobě.Nevýhody jsou způsobeny hlavně teplotními obavami souvisejícími s kapalnými barvivy, protože tyto mohou zamrznout při nižších teplotách a zastavit produkci energie a expandovat při vyšších teplotách a rozbití.

Výzkum se stále provádí v oblasti umělé fotosyntézy, zejména ve snaze o nalezení lepších katalyzátorů a mechanismů transportu energie.I když nejsou dostupnou nejúčinnější formou výroby energie, je o ně stále velký zájem kvůli jejich vysokému potenciálnímu výnosu, nízkým výrobním nákladům a možným důsledkům pro životní prostředí.Pokud by umělá fotosyntéza mohla být přístupná a spolehlivá, závislost na světě na neobnovitelných fosilních palivech by mohla být výrazně snížena.