Tiszta és fenntartható energia vízből

2016.02.09. 11:17

Az üzemanyagcellák a hidrogén és az oxigén kémiai reakciójával állítanak elő elektromos energiát. A tiszta energia létrehozásához kulcsfontosságú a víz alkotórészeire, azaz hidrogénre és oxigénre bontása. Svájci kutatók a napfényt igyekeznek felhasználni e folyamathoz.

A tiszta és megújuló energiaforrások kifejlesztése civilizációnk egyik legnagyobb kihívása. Az egyik legígéretesebb megközelítés az úgynevezett mesterséges fotoszintézis. Ennek lényege, hogy a víz a napfény energiájának felhasználásával foto-elektrokémiai reakció révén hidrogénre és oxigénre bomlik, majd elraktározódik. Amikor az elemek később újraegyesülnek, elektromos energiát lehet létrehozni.

Forrás: Wikimedia Commons

E módszer fejlesztésével foglalkoznak a Bázeli Egyetem és a Svájci Anyagtudományi és Technológiai Szövetségi Laboratórium munkatársai Catherine Housecroft és Edwin Constable kémikus vezetésével. Legújabb eredményeiket a Chemical Communications szaklapban publikálták.

Fontos az elrendezés

A víz (H2O) bontása két részreakcióból áll, amelyet eltérő katalizátorokkal lehet megvalósítani: a víz oxidációja (ami O2-t termel) és a víz redukciója (ami H2-t termel). A két reakció közül az első okozza a nagyobb kihívást, ez az oka annak, hogy a kutatók olyan sok energiát fordítanak a hatékony és fenntartható vízoxidáló katalizátorok fejlesztésébe.

A foto-elektrokémiai üzemanyagcellák megvalósításának fontos eleme az egyedi alkotórészek pontos elrendezése.

„Ha ezt nem csináljuk meg, akkor az egész olyan, mintha egy óra alkatrészeit bedobálnánk egy zacskóba, összeráznánk, és utána abban reménykednénk, hogy mutatja majd a pontos időt” – magyarázza Edwin Constable.

Forrás: Pixabay

Vízoxidációs modell

A katalizátorok tökéletes elrendezésének meghatározásához a bázeli kémikusok egy vízoxidációs modellt fejlesztettek ki a mostani tanulmányukban, amely – noha elektromosság táplálja – ugyanolyan kémiai köztes állapotokat hoz létre, mint a napfény.

Katalizátorként a ruténium nevű kémiai elem vegyületeit használták. A kulcsfontosságú tulajdonság az egyedi összetevők hierarchikus szerkezetbe való önszerveződése. A kutatóknak ily módon sikerült szimulálniuk a fénysugárzással működtetett üzemanyagcellákat. A modell lehetővé teszi az egyedi komponensek elhelyezkedésének és hatékonyságának a tesztelését. 

KAPCSOLÓDÓ CIKKEK