Naukowcy ze Szwecji opracowali molekularny katalizator ze zdolnością szybkiego utleniania wody do tlenu. Przedstawione w magazynie Nature Chemistry wyniki wnoszą znaczny wkład do przyszłego wykorzystania energii słonecznej i innych odnawialnych źródeł energii, zwłaszcza że ceny benzyny nadal niebezpiecznie rosną.

Zespół z Królewskiego Instytutu Technologicznego (KTH) w Sztokholmie jako pierwszy osiągnął prędkości, które są porównywalne do tych istniejących w naturalnej fotosyntezie, tym samym wyznaczając nowy rekord świata. Naukowcy w Europie, Japonii i Stanach Zjednoczonych poszukują sposobów na udoskonalenie sztucznej fotosyntezy od ponad 30 lat. Żaden zespół nigdy nie wygenerował wystarczająco szybkiego słonecznego katalizatora do utleniania wody.

1. Licheng Sun, kth.se

"Prędkość jest głównym problemem, wąskim gardłem, gdy chodzi o stworzenie doskonałej sztucznej fotosyntezy" - wyjaśnia profesor Licheng Sun z Wydziału Chemii KTH.

Molekularny katalizator, opracowany przez prof. Suna i jego zespół, jest tak szybki, że może osiągnąć ponad 300 cykli na sekundę. Szybkość, z jaką odbywa się naturalna fotosynteza odbywa to od 100 do 400 cykli na sekundę.

"Jest to oczywiście rekord świata oraz przełom w odniesieniu do katalizatora molekularnego w sztucznej fotosyntezy" - komentuje profesor Sun. "Prędkość taka umożliwi w przyszłości stworzenie dużych obiektów do wytwarzania wodoru na Saharze, gdzie promieni słonecznych nie brakuje. Albo osiągnięcie efektywniejszego niż obecnie przetwarzania energii słonecznej na energię elektryczną, łącząc to z tradycyjnymi ogniwami słonecznymi.

Jest to szczególnie ważne, ponieważ społeczeństwo wciąż ma do czynienia z rosnącymi cenami benzyny. Według naukowców szybkie katalizatory molekularne mogą być podstawą do wielu zmian w przyszłości. Nie tylko pozwalają wykorzystać światło słoneczne do konwersji dwutlenku węgla (CO2) w różne paliwa, takie jak metanol, lecz także mogą być użyte do konwersji energii słonecznej bezpośrednio w wodór.

Kolejnym krokiem naukowców jest opracowanie tej technologii niższym kosztem.

"Jestem przekonany, że w ciągu 10 lat będzie możliwe stworzenie technologii opartej na tego typu badaniach, która będzie wystarczająco tania, aby konkurować z paliwami węglowymi" - twierdzi chemik. "To wyjaśnia, dlaczego Barack Obama inwestuje miliardy dolarów w tego typu badania".

Profesor Sun prowadzi badania w tej dziedzinie od prawie 20 lat i, razem z kolegami, jest zdania, że wydajne katalizatory do utleniania wody mogą być brakującym elementem układanki słonecznej energii.

"Jeśli chodzi o odnawialne źródła energii, jednym z najlepszych sposobów jest wykorzystanie Słońca" - mówi profesor Sun.

Do badania tego przyczynili się naukowcy ze szwedzkiego Uniwersytetu w Uppsali oraz chińskiego Uniwersytetu Technologicznego w Dalian (DUT).

Referencje dokumentu: Duan, L. et al. A molecular ruthenium catalyst with water-oxidation activity comparable to that of photosystem II, Nature Chemistry, 2012. doi:10.1038/nchem.1301

Źródło: CORDIS