Mi a mesterséges fotoszintézis?
A növények olyan módon kapják meg energiájukat, hogy nagyon különbözik az emberek energiájának megszerzésétől.Amikor egy emberi energiára van szüksége, ételt eszik.Ha egy növénynek energiára van szüksége, akkor a fotoszintézis folyamatát felhasználja a szén -dioxid beviteléhez a környezetből, és napfényt használva cukrokká alakíthatja, ami az a típusú energia, amelyre szükség van a megélhetéshez.A tudósok azon dolgoztak, hogy megismételjék a fotoszintézis folyamatát, megpróbálták új, hatékony és ökológiai szempontból barátságos módon kiaknázni a nap energiáját, és a mesterséges fotoszintézis kutatása érdekes eredményeket hozott.
A mesterséges fotoszintézis előállításának képességét először 2000 -ben jelentették be, bár a kutatás a tervezési szakaszban volt azelőtt.A kutatók a Honda-Fujishima effektusra támaszkodtak, amelyet 1953-ban fedeztek fel, és titán-dioxidot használnak fotokatalizátorként.A fotokatalizátor felgyorsítja a fényre és ebben az esetben az energiával kapcsolatos folyamatokat, mivel a tudományos és üzleti érdeklődés a mesterséges fotoszintézis iránti érdeklődés és az ebből származó potenciális új termékek iránti vágy miatt a kutatási terület két oldalra oszlik.Ez két különféle eredményt hozott: fotoelektrokémiai sejteket és festék-szenzibilizált napelemeket.Minden sejt különböző alapelveken működik, de megpróbálja elérni ugyanazt az eredményt: mesterséges fotoszintézis -energiát, amelyet később felhasználhatunk és tárolhatunk, ami csökkentené a világ függőségét a nem megújítható energiaforrásoktól.A víz elektromos árama hidrogén és oxigén előállításához az elektrolízisnek nevezett folyamatban.Ezután a villamos energiát a hidrogénben tárolhatjuk, amely „energia hordozó”, és az energia később felhasználható, például az akkumulátorokban.Kétféle PEC -t létezik, az egyik félvezető felületeket használ a napenergia felszívására és a vízmolekulák felosztására az energiafelhasználás céljából.A másik fajta oldott fémeket használ a napenergia felvételére és a mesterséges fotoszintézis folyamatának megkezdésére.Az ilyen típusú reakció leggyakoribb fémkatalizátorai a kobalt és a ródium.A Massachusetts Institute of Technology (MIT) kutatói úgy találták, hogy ezek a fémek a leghatékonyabbak az ilyen típusú munkákhoz.
A kutatott másik típusú sejtfajtát, a festék-szenzibilizált napelemet néha gratzel-sejtnek vagy graetzel-sejtnek hívják.A PEC-khez hasonlóan a festék-szenzibilizált mesterséges fotoszintézis sejtek félvezető használják az energiát, általában a szilíciumot.A festék-szenzibilizált sejtekben a félvezető a gyűjtött energia szállításához használják, és a fotoelektronokat, vagy az energiarészecskéket külön színezékekkel elválasztják és kihasználják.A gratzel sejteket a jelenleg rendelkezésre álló mesterséges fotoszintézis leghatékonyabb formájának, valamint a gyártás legköltséghatékonynak tekintik.A hátrányok elsősorban a folyadékfestékekkel kapcsolatos hőmérsékleti aggályok miatt merülnek fel, mivel ezek alacsonyabb hőmérsékleten fagyhatnak és megszüntethetik az energiatermelést, és magasabb hőmérsékleten bővülhetnek, és törnek.
A mesterséges fotoszintézis területén továbbra is kutatást végeznek, különös tekintettel a jobb katalizátorok és az energiaszállító mechanizmusok megtalálására.Noha ezek nem a rendelkezésre álló energiatermelés leghatékonyabb formája, továbbra is nagy érdeklődés mutatkozik rájuk, mivel nagy potenciális hozamuk, alacsony gyártási költségeik és a környezeti lehetséges következményei vannak.Ha a mesterséges fotoszintézis hozzáférhetővé és megbízhatóvá válhat, akkor a világ nem megújítható fosszilis tüzelőanyagoktól való függősége jelentősen csökkenthető.