Co to jest sztuczna fotosynteza?
Rośliny dostają swoją energię w sposób, który bardzo różni się od sposobu, w jaki ludzie uzyskują energię. Kiedy człowiek potrzebuje energii, je jedzenie. Gdy roślina potrzebuje energii, wykorzystuje proces fotosyntezy do przyjmowania dwutlenku węgla z środowiska i wykorzystania światła słonecznego do przekształcania go w cukry, co jest rodzajem energii, której potrzebuje, aby utrzymać życie. Naukowcy pracowali nad powtórzeniem procesu fotosyntezy, próbując wykorzystać energię Słońca w nowy, skuteczny i ekologicznie przyjazny sposób, a badania sztucznych fotosyntezy przyniosły interesujące wyniki.
Zdolność do wyprodukowania sztucznej fotosyntezy została po raz pierwszy ogłoszona w 2000 r., Chociaż badania były wcześniej na etapie planowania. Naukowcy polegali na efekcie Honda-Fujishima, który został odkryty w 1953 r. I wykorzystuje dwutlenek tytanu jako fotokatalizator. Fotokatalizator przyspiesza procesy związane z światłem, aw tym przypadku Energy.
Ze względu na zainteresowanie naukowe i biznesowe sztucznym pHOtosynteza i pragnienie potencjalnych nowych produktów, które mogłyby z tego wynikać, dziedzina badań podzielona na dwie strony. Doprowadziło to dwa różne wyniki: komórki fotoelektrochemiczne i ogniwa słoneczne wrażliwe na barwnik. Każda komórka działa na różnych zasadach, ale próbuje uzyskać ten sam wynik: sztuczną energię fotosyntetyczną, którą można wykorzystać i przechowywać do późniejszego wykorzystania, co zmniejszyłoby zależność świata od nieobsługnych źródeł energii.
Komórki fotoelektrochemiczne, określane również jako PEC, używają prądu elektrycznego wody do tworzenia wodoru i tlenu w procesie zwanym elektrolizą. Elektryczność można następnie przechowywać w wodorze, który jest „nośnikiem energii”, a energię można użyć później, na przykład w akumulatorach. Istnieją dwa rodzaje PEC, jeden, który wykorzystuje powierzchnie półprzewodników w celu wchłaniania energii słonecznej i pomocy w dzielonych cząsteczkach wody w celu zużycia energii. Druga odmiana używa DisMetale Olved w celu przyciągnięcia energii słonecznej i rozpoczęcia procesu sztucznej fotosyntezy. Najczęstszymi katalizatorami metali dla tego rodzaju reakcji są kobalt i rod. Naukowcy z Massachusetts Institute of Technology (MIT) stwierdzili, że metale te są najbardziej skuteczne w tego rodzaju pracy.
Inny rodzaj badań komórek, wrażliwy na barwnik ogniwa słonecznego, jest czasami nazywany komórką gratzel lub komórkę Graetzel. Podobnie jak PECS, sztuczne komórki fotosyntezy uczulające barwniki wykorzystują półprzewodnik do zbierania energii, zwykle krzemu. W komórkach-uwrażliwych na barwniki półprzewodnik jest wykorzystywany do transportu zebranej energii, a fotoelektron lub cząstki energii są oddzielone i wykorzystane przy użyciu specjalnych barwników. Komórki gratzel są uważane za najskuteczniejszą formę sztucznej fotosyntezy, a także najbardziej opłacalny do produkcji. Wady są głównie spowodowane problemami temperaturowymi związanymi z barwnikami płynnymi, ponieważ mogą one frEeze w niższych temperaturach i zaprzestaj produkcji energii i rozszerzaj się w wyższych temperaturach i przerwie.
Badania są nadal wykonywane w dziedzinie sztucznej fotosyntezy, szczególnie w pogoni za znalezieniem lepszych katalizatorów i mechanizmów transportu energii. Chociaż nie są one najskuteczniejszą formą produkcji energii, nadal jest nimi bardzo zainteresowane ze względu na ich wysoki potencjał, niski koszt produkcji i możliwe implikacje dla środowiska. Gdyby sztuczna fotosynteza mogła być dostępna i niezawodna, zależność świata od nierejestrowanych paliw kopalnych może zostać znacznie zmniejszona.