20:06 2023-03-21
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Dezvoltarea capcanelor luminoase inteligente inspirate din fotosinteză
_ Dezvoltarea capcanelor inteligente de lumină inspirate de fotosinteza
Plantele folosesc fotosinteza pentru a recolta energie din lumina soarelui. Acum, cercetătorii de la Universitatea Tehnică din München (TUM) au aplicat acest principiu ca bază pentru dezvoltarea de noi procese durabile care, în viitor, pot produce gaz de sinteză (gaz sintetic) pentru industria chimică pe scară largă și pot încărca bateriile.
Syngas, un amestec de monoxid de carbon și hidrogen, este un produs intermediar important în fabricarea multor materiale chimice inițiale, cum ar fi amoniacul, metanolul și combustibilii cu hidrocarburi sintetice. „Syngas este fabricat în prezent aproape exclusiv folosind materii prime fosile”, spune prof. Roland Fischer de la catedra de chimie anorganică și organometalica.
O pulbere galbenă, dezvoltată de o echipă de cercetare condusă de Fischer, urmează să se schimbe. tot ceea ce. Oamenii de știință s-au inspirat din fotosinteză, procesul pe care plantele le folosesc pentru a produce energie chimică din lumină. „Natura are nevoie de dioxid de carbon și apă pentru fotosinteză”, spune Fischer. Nanomaterialul dezvoltat de cercetători imită proprietățile enzimelor implicate în fotosinteză. „Nanozima” produce gaz de sinteză folosind dioxid de carbon, apă și lumină într-un mod similar.
Dr. Philip Stanley, care a abordat subiectul ca parte a tezei sale de doctorat, explică: „O moleculă preia sarcina unei antene energetice, analog cu o moleculă de clorofilă din plante. Lumina este primită, iar electronii sunt transferați către un centru de reacție, catalizatorul.”
Aspectul inovator al sistemului cercetătorilor este că acum există două centre de reacție care sunt legate de antenă. Unul dintre acești centri transformă dioxidul de carbon în monoxid de carbon, în timp ce celălalt transformă apa în hidrogen. Provocarea majoră de proiectare a fost aranjarea antenei, a mecanismului de transmitere a electronilor și a celor doi catalizatori, astfel încât să se obțină cel mai mare randament posibil din lumină.
Și echipa a realizat acest lucru. „La 36%, randamentul nostru energetic din lumină este spectaculos de mare”, spune Stanley. „Reușim să transformăm până la o treime din fotoni în energie chimică. Sistemele anterioare au atins adesea fiecare al zecelea foton în cel mai bun caz. Acest rezultat ridică speranțe că realizarea tehnică ar putea face procesele chimice industriale mai durabile.”
Într-un proiect separat, cercetătorii lucrează la un alt material care utilizează energia luminoasă de la soare, dar în acest caz o stochează ca energie electrică. „O posibilă aplicație viitoare ar putea fi bateriile care sunt încărcate de lumina soarelui, fără ocolire prin priza de perete”, spune Fischer.
Cercetătorii au folosit componente similare cu cele din nanozimă atunci când au dezvoltat acești acumulatori foto. Și aici materialul însuși absoarbe fotonii din lumina incidentă. Dar, în loc să servească apoi ca catalizator pentru o reacție chimică, receptorul de energie este atât de strâns integrat în structură încât rămâne în această stare, făcând posibilă stocarea electronilor pe o perioadă mai lungă de timp. Cercetătorii au demonstrat fezabilitatea sistemului în laborator.
„Există două moduri de a utiliza direct energia solară”, spune dr. Julien Warnan, lider de grup pentru fotocataliză. „Fie recoltăm energie electrică din ea, fie folosim energia pentru a împinge reacții chimice. Și aceste două sisteme, ambele bazate pe același principiu, arată că am reușit experimental.”
Studiul este publicat. în revista Advanced Materials.
Comentarii:
Adauga Comentariu