Wat is kunstmatige fotosynthese?

Planten krijgen hun energie op een manier die heel anders is dan de manier waarop mensen energie verkrijgen.Wanneer een mens energie nodig heeft, eet hij voedsel.Wanneer een plant energie nodig heeft, gebruikt het het proces van fotosynthese om koolstofdioxide uit de omgeving op te nemen en zonlicht te gebruiken om het om te zetten in suikers, wat het type energie is dat het nodig heeft om te blijven leven.Wetenschappers hebben gewerkt om het proces van fotosynthese te repliceren, proberen de Suns Energy op een nieuwe, effectieve en ecologisch vriendelijke manier te benutten, en het kunstmatige fotosyntheseonderzoek heeft interessante resultaten opgeleverd.

De mogelijkheid om kunstmatige fotosynthese te produceren werd voor het eerst aangekondigd in 2000, hoewel onderzoek vóór die tijd in de planningsfase was geweest.Onderzoekers vertrouwden op het Honda-Fujishima-effect, dat in 1953 werd ontdekt en titaniumdioxide als fotokatalysator gebruikt.Een fotokatalysator versnelt processen met betrekking tot licht en, in dit geval, energie.

Vanwege wetenschappelijke en zakelijke interesse in kunstmatige fotosynthese en de wens naar potentiële nieuwe producten die hieruit zouden kunnen voortvloeien, splitst het onderzoeksveld in twee kanten.Dit leverde twee verschillende resultaten op: foto-elektrochemische cellen en kleurstofgevoelige zonnecellen.Elke cel werkt op verschillende principes, maar probeert hetzelfde resultaat te verkrijgen: kunstmatige fotosynthetische energie die kan worden benut en opgeslagen voor later gebruik, wat de afhankelijkheid van de werelden van niet -hernieuwbare energiebronnen zou verminderen.De elektrische waterstroom van water om waterstof en zuurstof te creëren in een proces dat elektrolyse wordt genoemd.Elektriciteit kan vervolgens worden opgeslagen in de waterstof, die een 'energiedrager' is, en de energie kan later worden gebruikt, zoals in batterijen.Er zijn twee soorten PECS, een die halfgeleideroppervlakken gebruikt om de zonne -energie te absorberen en wat watermoleculen te splitsen voor energieverbruik.De andere variëteit gebruikt opgeloste metalen om zonne -energie aan te trekken en het proces van kunstmatige fotosynthese te starten.De meest voorkomende metaalkatalysatoren voor dit type reactie zijn kobalt en rhodium.Onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) hebben ontdekt dat deze metalen het meest effectief zijn voor dit soort werk.

Het andere type cel dat wordt onderzocht, de kleurstofgevoelige zonnecel, wordt soms een gratzelcel of Graetzel-cel genoemd.Net als PECS gebruiken kunstmatige fotosynthesecellen met kleurstof een halfgeleider om energie te verzamelen, meestal silicium.In cellen met kleurstof wordt de halfgeleider gebruikt om de verzamelde energie te transporteren, en worden de foto-elektronen of energiedeeltjes gescheiden en gebruikt met behulp van speciale kleurstoffen.Gratzelcellen worden beschouwd als de meest effectieve vorm van kunstmatige fotosynthese die momenteel beschikbaar is, evenals de meest kostenefficiënte te produceren.De nadelen zijn voornamelijk te wijten aan temperatuurproblemen met betrekking tot de vloeibare kleurstoffen, omdat deze kunnen bevriezen bij lagere temperaturen en de energieproductie stoppen en uitzetten bij hogere temperaturen en breuk.

Onderzoek wordt nog steeds uitgevoerd op het gebied van kunstmatige fotosynthese, vooral bij het vinden van betere katalysatoren en energietransportmechanismen.Hoewel ze niet de meest effectieve vorm van beschikbare energieproductie zijn, is er nog steeds grote interesse in vanwege hun hoge potentiële opbrengst, lage productiekosten en mogelijke implicaties voor het milieu.Als kunstmatige fotosynthese toegankelijk en betrouwbaar zou kunnen worden gemaakt, kunnen de afhankelijkheid van de wereld van niet -hernieuwbare fossiele brandstoffen sterk worden verminderd.