Veda

Umelý list pomáha vedcom dosiahnuť pokrok pri premene fotónov na palivo

Umelý list pomáha vedcom dosiahnuť pokrok pri premene fotónov na palivo


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Mimo Kalifornského technologického inštitútu rastliny a kvety naťahujú svoje listy a posielajú korene hlbšie do zeme. Používajú energiu na ukladanie cukrov a pre nich je fotosyntéza ľahká. Medzitým v laboratóriu Caltech Jorgensen vynaloží viac ako 80 vedcov veľké úsilie na umelý list a robí to, čo listy rastlín, tak ľahko. Robia to pomocou niklu, železa, kremíka a mnohých ďalších materiálov, ktoré by ste si zvyčajne spájali s používaním v mobilných telefónoch ako s rastlinnými bunkami.

[Zdroj obrázku:Viktor Koen]

V laboratóriách sa nachádza Spoločné centrum pre umelú fotosyntézu. Toto je výskumný program s účasťou viac ako 190 ľudí, ktorý má financovanie v maximálnej miere 116 miliónov USD počas obdobia päť rokov od amerického ministerstva energetiky. Cieľom centra a výskumných pracovníkov je využiť slnečné svetlo a oveľa efektívnejšie vyrábať vodík spolu s inými palivami, ktoré z listov v prírode vytvárajú biomasu.

Vedci uskutočňujú tento cieľ s pocitom naliehavosti. Okolo 13% emisií po celom svete tvoria skleníkové plyny prostredníctvom dopravy. Jedným z kľúčových cieľov je preto postupné vyraďovanie znečisťujúcich palív. Jedným zo spôsobov, ako to dosiahnuť, by bola výmena ľahkých nákladných a osobných automobilov za vozidlá poháňané elektrinou pochádzajúcou z veterných alebo solárnych článkov. To by však nestačilo na riešenie celého problému. Vedecký riaditeľ JCAPs a anorganický chemik na Caltech University Nathan Lewis to povedal okolo 40% svetovej dopravy nebolo možné prevádzkovať na elektrinu. Väčšinou to spočíva v tom, že niektoré vozidlá, ako napríklad lietadlá, nemôžu byť pripojiteľné, pretože by nedokázali pojať potrebné množstvo batérií.

Z tohto dôvodu agentúry z celého sveta využívajú veľa zdrojov na to, aby sa pokúsili vyrobiť palivo zo slnečnej energie. Tento typ energie sa neminie a je bez uhlíka, čo sú bonusy. Spoločnosť JCAP sa zaviazala dodať prototyp, ktorý pracuje s umelým listom, pred vypršaním platnosti grantu v roku 2015.

Michael Wasielewski, chemik na Northwestern University v Evanstone v štáte Illinois, uviedol: „Ak by ste tento druh úsilia dokázali udržať nasledujúcich desať rokov, je možné, že budete mať praktické riešenie.

Umelá fotosyntéza nie je nič nové, v skutočnosti sa to vracia 1912vedci však začali tlačiť na veci až začiatkom roku 1972. Boli to japonskí vedci, ktorí načrtli, čo by bolo potrebné, aby zariadenie dokázalo prijímať slnečné svetlo a potom ho používať na to, aby bolo schopné rozdeliť vodu na kyslík spolu s vodíkovým palivom.

Bolo to v 1998 keď kompletný systém ukázal zásadný prielom a pokroky. To bolo, keď bolo schopné skladovať 12% slnečnej energie, ktorá prišla, ako palivo. To bolo v porovnaní s 1% energie uloženej v skutočných listoch ako biomasa. Nevýhodou boli náklady, ktoré boli príliš vysoké na to, aby bola konkurencieschopná. Spolu s tým sa hovorilo, že výkon klesol po slnečnom svite 20 hodín.

Lewis poukázal na to, že ak má byť umelý list úspešný, sú potrebné tri veci. „Chcete, aby bol efektívny, lacný a robustný. Dnes vám môžem dať akékoľvek dve, ale nie tretie súčasne.”

Cieľom JCAP bolo prekonať tento problém a spolu s tým vytvoriť systém, ktorý bol oveľa lacnejší ako rozdeľovanie vody elektrinou pomocou solárnych panelov. Ich odpoveďou boli dve elektródy, ktoré ponorili do vodného roztoku. Každá z týchto elektród má polovodičový materiál, ktorý bol vybraný na zachytávanie svetla z časti slnečného spektra spolu s pokrytím katalyzátorom, aby pomohol generovaniu kyslíka alebo vodíka pri užitočných rýchlostiach. Rovnako ako v prípade iného zariadenia na umelú fotosyntézu, aj systém, s ktorým prišiel JCAP, bol rozdelený membránou, aby sa zabezpečilo, že vzniknuté plyny sú oddelené a nestane sa z nich riziko vzniku výbušnej reakcie.

Lewis vysvetlil, že výroba ktorejkoľvek zo zložiek umelého lístia bola veľkou výzvou. Povedal "Je to presne ako s výrobou lietadlaMusíte mať nielen motor, musíte mať dizajn s krídlami a trupom, motorom a avionikou - a nakoniec musí lietadlo lietať.”

Schopnosť nájsť správne materiály bola jednou z najťažších vecí, ktoré museli urobiť. Experimentálne laboratórium vysokej priepustnosti JCAP dostalo za úlohu vydávať materiály. Majú upravené atramentové tlačiarne na rozposielanie zliatin na sklenené platne, ktoré potom testujú ako absorbéry fotografií a katalyzátory. Upravené tlačiarne dokážu vyrobiť až toľko kusov jeden milión škvrny za deň.

Lewis povedal, že „Najväčším zdrojom energie, ktorý zatiaľ máme, je Slnko.Najlepším spôsobom na ukladanie energie inej ako v jadre atómu sú chemické palivá. Je nevyhnutné, aby si niekto vzal najväčší zdroj a uložil ho najhustším spôsobom.”


Pozri si video: Истина и плевелы (Smieť 2022).