Ano ang artipisyal na fotosintesis?

Ang mga halaman ay nakakakuha ng kanilang enerhiya sa paraang naiiba sa paraan ng pagkuha ng enerhiya ng mga tao.Kapag ang isang tao ay nangangailangan ng enerhiya, kumakain siya ng pagkain.Kapag ang isang halaman ay nangangailangan ng enerhiya, ginagamit nito ang proseso ng fotosintesis na kukuha sa carbon dioxide mula sa kapaligiran at gumamit ng sikat ng araw upang mai -convert ito sa mga asukal, na kung saan ay ang uri ng enerhiya na kailangan nitong mapanatili ang pamumuhay.Ang mga siyentipiko ay nagtatrabaho upang kopyahin ang proseso ng fotosintesis, sinusubukan na magamit ang enerhiya ng Suns sa isang bago, epektibo at ekolohikal na paraan, at ang artipisyal na pananaliksik ng fotosintesis ay nagbunga ng mga kagiliw -giliw na mga resulta.

Ang kakayahang gumawa ng artipisyal na fotosintesis ay unang inihayag noong 2000, bagaman ang pananaliksik ay nasa mga yugto ng pagpaplano bago noon.Ang mga mananaliksik ay umasa sa epekto ng Honda-Fujishima, na natuklasan noong 1953 at gumagamit ng titanium dioxide bilang isang photocatalyst.Ang isang photocatalyst ay nagpapabilis sa mga proseso na may kaugnayan sa ilaw at, sa kasong ito, enerhiya.

Dahil sa interes ng pang -agham at negosyo sa artipisyal na fotosintesis at ang pagnanais para sa mga potensyal na bagong produkto na maaaring magmula dito, ang larangan ng pananaliksik na nahati sa dalawang panig.Gumawa ito ng dalawang magkakaibang mga resulta: photoelectrochemical cells at dye-sensitized solar cells.Ang bawat cell ay nagpapatakbo sa iba't ibang mga prinsipyo ngunit sinusubukan upang makakuha ng parehong resulta: artipisyal na photosynthetic enerhiya na maaaring magamit at maiimbak para sa paglaon na gamitin, na mababawasan ang mga mundo na umaasa sa mga hindi mapagkukunan ng enerhiya.Ang electric current ng tubig upang lumikha ng hydrogen at oxygen sa isang proseso na tinatawag na electrolysis.Ang kuryente ay maaaring maiimbak sa hydrogen, na kung saan ay isang "carrier ng enerhiya," at ang enerhiya ay maaaring magamit sa ibang pagkakataon, tulad ng sa mga baterya.Mayroong dalawang uri ng mga PEC, isa na gumagamit ng mga ibabaw ng semiconductor upang sumipsip ng solar energy at makakatulong sa paghati ng mga molekula ng tubig para sa paggamit ng enerhiya.Ang iba pang iba't ibang gumagamit ng mga natunaw na metal upang gumuhit sa solar energy at simulan ang proseso ng artipisyal na fotosintesis.Ang pinakakaraniwang metal catalysts para sa ganitong uri ng reaksyon ay cobalt at rhodium.Ang mga mananaliksik mula sa Massachusetts Institute of Technology (MIT) ay natagpuan ang mga metal na ito na ang pinaka -epektibo para sa ganitong uri ng trabaho.

Ang iba pang uri ng cell na sinaliksik, ang dye-sensitized solar cell, kung minsan ay tinatawag na isang gratzel cell o graetzel cell.Tulad ng mga PECS, ang mga selula ng artipisyal na dye ay gumagamit ng isang semiconductor upang mangolekta ng enerhiya, karaniwang silikon.Sa mga cell na sensitibo sa pangulay, ang semiconductor ay ginagamit upang maihatid ang nakolekta na enerhiya, at ang mga photoelectron, o mga partikulo ng enerhiya, ay pinaghiwalay at gagamitin gamit ang mga espesyal na tina.Ang mga cell ng Gratzel ay itinuturing na ang pinaka-epektibong anyo ng artipisyal na fotosintesis na magagamit na kasalukuyang, pati na rin ang pinaka-mahusay na gastos sa paggawa.Ang mga kawalan ay higit sa lahat dahil sa mga alalahanin sa temperatura na may kaugnayan sa mga likidong tina, dahil ang mga ito ay maaaring mag -freeze sa mas mababang temperatura at itigil ang paggawa ng enerhiya, at mapalawak sa mas mataas na temperatura at masira.

Ang pananaliksik ay isinasagawa pa rin sa larangan ng artipisyal na fotosintesis, lalo na sa hangarin na makahanap ng mas mahusay na mga catalysts at mga mekanismo ng transportasyon ng enerhiya.Habang hindi sila ang pinaka -epektibong anyo ng magagamit na paggawa ng enerhiya, may malaking interes sa kanila dahil pa rin sa kanilang mataas na potensyal na ani, mababang gastos sa pagmamanupaktura at posibleng mga implikasyon para sa kapaligiran.Kung ang artipisyal na fotosintesis ay maaaring ma -access at maaasahan, ang mga mundo na umaasa sa mga hindi mababawas na fossil fuels ay maaaring mabawasan.