인공 광합성은 무엇입니까?

식물은 사람들이 에너지를 얻는 방식과는 매우 다른 방식으로 에너지를 얻습니다. 인간은 에너지가 필요할 때 음식을 먹는다. 식물이 에너지를 필요로 할 때, 광합성 과정을 이용하여 환경에서 이산화탄소를 흡수하고 햇빛을 사용하여 설탕으로 변환합니다.이 에너지는 생활을 유지하는 데 필요한 유형의 에너지입니다. 과학자들은 광합성 과정을 모사하여 태양 에너지를 새롭고 효과적이고 생태 친화적 인 방법으로 활용하려고 노력했으며 인공 광합성 연구는 흥미로운 결과를 낳았습니다.

인공 광합성을 생산하는 능력은 2000 년에 처음 발표되었지만 연구는 그 이전에 계획 단계에 있었음. 연구원들은 1953 년에 발견 된 이산화 티타늄을 광촉매로 사용하는 혼다 후지시마 효과에 의존했습니다. 광촉매는 빛 및이 경우 에너지와 관련된 프로세스를 가속화합니다.

인공 광합성에 대한 과학적, 사업 적 관심과 그로 인해 생길 수있는 잠재적 인 신제품에 대한 열망 때문에 연구 분야는 양면으로 나뉩니다. 이것은 두 가지 다른 결과를 낳았다 : 광전자 화학 전지와 염료 감응 태양 전지. 각 셀은 서로 다른 원리로 작동하지만 동일한 결과를 얻으려고합니다. 인공 광합성 에너지는 나중에 사용하기 위해 활용할 수 있고 저장되어 재생 불가능한 에너지 원에 대한 세계의 의존성을 감소시킵니다.

PEC라고도하는 광전 화학 ​​셀은 전기 전류라는 공정에서 물의 전류를 사용하여 수소와 산소를 생성합니다. 전기는 "에너지 운반체"인 수소에 저장 될 수 있으며, 에너지는 배터리와 같이 나중에 사용될 수있다. PEC에는 두 가지 유형이 있는데, 하나는 반도체 표면을 사용하여 태양 에너지를 흡수하고 에너지를 위해 물 분자를 분리하는 데 도움이됩니다. 다른 종류는 용해 된 금속을 사용하여 태양 에너지를 끌어 들이고 인공 광합성 과정을 시작합니다. 이러한 유형의 반응에 가장 일반적인 금속 촉매는 코발트 및 로듐이다. MIT (Massachusetts Institute of Technology)의 연구원들은 이러한 금속이 이러한 종류의 작업에 가장 효과적인 것으로 나타났습니다.

연구중인 다른 유형의 셀인 염료 감응 태양 전지는 때때로 Gratzel 셀 또는 Graetzel 셀이라고 불립니다. PEC와 마찬가지로 염료 감응 형 인공 광합성 셀은 반도체를 사용하여 에너지, 일반적으로 실리콘을 수집합니다. 염료 감응 형 전지에서, 반도체는 수집 된 에너지를 운반하는 데 사용되고 광전자 또는 에너지 입자는 특수 염료를 사용하여 분리되고 활용됩니다. 그 라첼 셀은 현재 이용 가능한 가장 효과적인 인공 광합성 형태 일뿐만 아니라 제조하기에 가장 비용 효율적인 것으로 여겨진다. 단점은 주로 액체 염료와 관련된 온도 문제로 인한 것입니다. 액체 염료는 저온에서 얼고 에너지 생산을 중단하고 고온에서 팽창하여 파손될 수 있기 때문입니다.

인공 광합성 분야, 특히 더 나은 촉매 및 에너지 전달 메커니즘을 찾기위한 연구가 여전히 진행되고있다. 이들은 가장 효과적인 에너지 생산 형태는 아니지만 잠재적 인 높은 수율, 낮은 제조 비용 및 환경에 대한 영향으로 여전히 큰 관심을 받고 있습니다. 인공 광합성이 접근 가능하고 신뢰할 수있게된다면, 재생 불가능한 화석 연료에 대한 세계의 의존성이 크게 줄어들 수 있습니다.