Mesterséges levél látná el árammal az afrikai falvakat

Fenntartható energiaforrást fejlesztett ki egy amerikai kutatócsoport, amelyet elsőként az afrikai és indiai falvakban alkalmaznának elektromosság előállítására. Egy kártya nagyságú napelemről van szó, amely képes rá, hogy utánozza a zöld növények fotoszintézise során lezajló vízbontást.

"A fotoszintézis utánzására képes mesterséges levél, amellyel áram termelhető, az eddigi kutatások Szent Gráljának számított. Úgy tűnik, nekünk végre sikerült előállítanunk egy ilyen eszközt" - mondja Daniel Nocera, a fejlesztéseket végző kutatócsoport vezetője. Nocera az Amerikai Kémiai Társaság idei konferenciáján jelentette be vasárnap, hogy elkészültek a készülék prototípusával.

A mesterséges levél - amely egyébként nem hasonlít egy igazi levélre - valójában egy újfajta, speciális napelemet jelent. A napelem ebben az esetben egy kártya méretű, de a kártyalapoknál vékonyabb, szilíciumból álló lapot jelent. A szilíciumlapot nagyjából ötliternyi vízbe kell belehelyezni: az eszköz - megfelelő napsütés mellett - naponta körülbelül 30 kilowattóra elektromos energiát képes termelni, amivel biztosítható lenne egy fejlődő országbeli otthon napi áramellátása.

A mesterséges levél már évek óta készül, a sikert azonban hátráltatta, hogy nem találtak olyan olcsó fémeket, amelyek a vízbontás katalizálásához szükségesek

Mindez annak köszönhető, hogy a víz - a fotoszintézis során végbemenő, vízbontást utánzó reakciónak köszönhetően - építőelemeire bomlik szét (az eszköz két vízmolekulát bont szét két hidrogénmolekulára és egy oxigénmolekulára). A napfény hatására képződő hidrogén- és oxigéngázt üzemanyagcellákban lehet elhelyezni (például a ház mellett vagy annak tetején), és ezekben termeltethető végül elektromosság. Maga az ötlet egyáltalán nem új, eddig azonban számos probléma merült fel: a vízbontásra képes eszközt korábban csak ritka és drága fémekből lehetett létrehozni, a készülék ráadásul rövid élettartamú volt. Az új napelem viszont olcsó és széles körben hozzáférhető építőelemekből készült, és negyvenöt óráig volt képes teljesítménycsökkenés nélkül működni.

Mindehhez a vízbontást felgyorsító, megfelelő kémiai katalizátorokra volt szükség: ezek hiánya volt az, ami miatt egészen mostanáig nem sikerült egy kellően olcsó eszközt létrehozni. A szilíciumlap nikkelt és kobaltot tartalmaz katalizátorként: a két fém segítségével tízszer gyorsabban zajlik a fotoszintetikus reakció, mint egy igazi, zöld levélben.

A vízbontáshoz szükséges kémiai reakció hátteréről a MIT honlapján olvasható részletes leírás.