การสังเคราะห์แสงเทียมคืออะไร?

พืชได้รับพลังงานในแบบที่แตกต่างจากวิธีที่ผู้คนได้รับพลังงานเมื่อมนุษย์ต้องการพลังงานเขากินอาหารเมื่อพืชต้องการพลังงานมันจะใช้กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงในการใช้คาร์บอนไดออกไซด์จากสภาพแวดล้อมและใช้แสงแดดเพื่อแปลงเป็นน้ำตาลซึ่งเป็นประเภทของพลังงานที่จำเป็นต่อการใช้ชีวิตนักวิทยาศาสตร์ได้ทำงานเพื่อทำซ้ำกระบวนการสังเคราะห์แสงพยายามควบคุมพลังงานของดวงอาทิตย์ในรูปแบบใหม่ที่มีประสิทธิภาพและเป็นมิตรกับระบบนิเวศและการวิจัยการสังเคราะห์แสงประดิษฐ์ได้ให้ผลลัพธ์ที่น่าสนใจ

ความสามารถในการผลิตการสังเคราะห์ด้วยแสงเทียมได้รับการประกาศครั้งแรกในปี 2000 แม้ว่าการวิจัยจะอยู่ในขั้นตอนการวางแผนก่อนหน้านั้นนักวิจัยพึ่งพา Honda-Fujishima Effect ซึ่งถูกค้นพบในปี 1953 และใช้ไทเทเนียมไดออกไซด์เป็นโฟโตแคตาลีสPhotocatalyst เร่งกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับแสงและในกรณีนี้พลังงาน

เนื่องจากความสนใจทางวิทยาศาสตร์และธุรกิจในการสังเคราะห์แสงประดิษฐ์และความปรารถนาสำหรับผลิตภัณฑ์ใหม่ที่มีศักยภาพที่อาจเกิดจากมันสนามวิจัยแบ่งออกเป็นสองด้านสิ่งนี้ให้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกันสองอย่าง: เซลล์โฟโตอิเล็กโตรเคมีและเซลล์แสงอาทิตย์ที่ไวต่อสีย้อมแต่ละเซลล์ทำงานบนหลักการที่แตกต่างกัน แต่พยายามที่จะได้รับผลลัพธ์เดียวกัน: พลังงานสังเคราะห์แสงประดิษฐ์ที่สามารถควบคุมและเก็บไว้เพื่อการใช้งานในภายหลังซึ่งจะลดการพึ่งพาโลกในแหล่งพลังงานที่ไม่สามารถหมุนได้กระแสไฟฟ้าของน้ำเพื่อสร้างไฮโดรเจนและออกซิเจนในกระบวนการที่เรียกว่าอิเล็กโทรไลซิสไฟฟ้าสามารถเก็บไว้ในไฮโดรเจนซึ่งเป็น "ผู้ให้บริการพลังงาน" และสามารถใช้พลังงานในภายหลังเช่นในแบตเตอรี่Pecs มีสองประเภทที่ใช้พื้นผิวเซมิคอนดักเตอร์เพื่อดูดซับพลังงานแสงอาทิตย์และช่วยแยกโมเลกุลของน้ำสำหรับการใช้พลังงานความหลากหลายอื่น ๆ ใช้โลหะที่ละลายในการดึงพลังงานแสงอาทิตย์และเริ่มกระบวนการสังเคราะห์แสงประดิษฐ์ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะที่พบมากที่สุดสำหรับปฏิกิริยาประเภทนี้คือโคบอลต์และโรเดียมนักวิจัยจากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) พบว่าโลหะเหล่านี้มีประสิทธิภาพมากที่สุดสำหรับงานประเภทนี้

เซลล์ประเภทอื่น ๆ ที่ถูกวิจัยเซลล์แสงอาทิตย์ที่ไวต่อสีย้อมบางครั้งเรียกว่าเซลล์ Gratzel หรือเซลล์ Graetzelเช่นเดียวกับ PECS เซลล์สังเคราะห์แสงที่ไวต่อสีย้อมจะใช้เซมิคอนดักเตอร์เพื่อรวบรวมพลังงานซึ่งมักจะเป็นซิลิคอนในเซลล์ที่ไวต่อสีย้อมเซมิคอนดักเตอร์จะใช้ในการขนส่งพลังงานที่เก็บรวบรวมและโฟโตอิเล็กตรอนหรืออนุภาคพลังงานจะถูกแยกออกและควบคุมโดยใช้สีย้อมพิเศษเซลล์ Gratzel ได้รับการพิจารณาว่าเป็นรูปแบบการสังเคราะห์แสงเทียมที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในปัจจุบันรวมถึงการผลิตที่คุ้มค่าที่สุดข้อเสียส่วนใหญ่เกิดจากความกังวลเกี่ยวกับอุณหภูมิที่เกี่ยวข้องกับสีย้อมของเหลวเนื่องจากสิ่งเหล่านี้สามารถแช่แข็งที่อุณหภูมิที่ต่ำกว่าและหยุดการผลิตพลังงานและขยายตัวที่อุณหภูมิที่สูงขึ้นและแตก

การวิจัยยังคงดำเนินการในด้านการสังเคราะห์แสงประดิษฐ์โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการค้นหาตัวเร่งปฏิกิริยาที่ดีกว่าและกลไกการขนส่งพลังงานในขณะที่พวกเขาไม่ได้เป็นรูปแบบการผลิตพลังงานที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด แต่ก็มีความสนใจอย่างมากในพวกเขายังคงเป็นเพราะผลผลิตที่มีศักยภาพสูงต้นทุนการผลิตต่ำและผลกระทบที่เป็นไปได้สำหรับสิ่งแวดล้อมหากการสังเคราะห์แสงประดิษฐ์สามารถเข้าถึงได้และเชื่อถือได้การพึ่งพาโลกของเชื้อเพลิงฟอสซิลที่ไม่สามารถหมุนได้อาจลดลงอย่างมาก