Umelý list by mohol vyrábať ekologický vodík
11.1.2010 18:14:46 | QNew Scientist | Počet zobrazení: 3869x
Skrytý detail prírody by mohol byť podľa vedcov kľúčom k zdroju čistej energie budúcnosti.
Vedci zaoberajúci sa novými materiálmi vytvorili umelý list, ktorý zaručí, že slnečné svetlo rozloží molekuly vody a vznikne vodík.
Listy rastlín sa vyvíjali milióny rokov, aby dokázali efektívne využívať energiu slnečných lúčov. Energiu využívajú na výrobu potravy, pričom jedným z krokov procesu je rozdelenie molekuly vody a vytvorenie iónov vodíka.
Napodobnením tohto mechanizmu možno podľa Tongxianga Fana z Tongovej univerzity v Číne vytvoriť malú továreň na vodík. „Využitie slnečného svetla na rozklad molekuly vody a výrobu vodíkového paliva je jednou z najlepších stratégií bojovania proti využívaniu uhlíka,“ myslí si Fan.
Podobná myšlienka nie je nová, doteraz sa však vedci zameriavali na napodobnenie alebo modifikáciu molekúl, ktoré sú priamo zapojené do oddeľovania vodíka. „Chceli sme prísť s úplne novým konceptom prenesenia kompletnej architektúry listov rastlín,“ povedal Fan.
Fan a jeho kolegovia použili ako vzor niekoľko typov listov. Najskôr na ne aplikovali zriedenú kyselinu chlorovodíkovú, čo im umožnilo nahradiť atómy horčíka, ktoré sú kľúčovou časťou mechanizmu fotosyntézy rastliny titánom.
Potom listy vysušili a zahriali na 500 °C aby odstránili väčšinu zvyšného rastlinného materiálu. Zostala kostra tvorená vykryštalizovaným oxidom titaničitým, ktorý sa bežne používa v solárnych článkoch na zvýšenie ich efektivity a v listoch katalyzuje rozkladanie molekúl vody.
List si zachoval mnohé charakteristiky, napríklad bunky na povrchu v tvare šošovky, ktoré zachytia aj svetlo dopadajúce pod veľkým uhlom alebo žily, ktoré pomáhajú dostať svetlo hlbšie do listu. Replika bola veľmi presná - zachytila dokonca aj tylakoidy, ktoré sú hrubé len 10 nanometrov.
Tieto charakteristiky robia podľa Fana u umelých listov efektívny prostriedok na tvorbu kyslíka. Vedci listy ponorili do 20 %-ného roztoku metanolu, ktorý pôsobí ako katalyzátor a osvetlili ich takmer ultrafialovým viditeľným svetlom. V porovnaní s komerčne dostupným oxidom titaničitým (P25), ktorý možno použiť pri výrobe vodíka, listy absorbovali viac ako dvojnásobné množstvo svetla a vyprodukovali viac ako trojnásobné množstvo kyslíka.