Hva er kunstig fotosyntese?

Planter får energien sin på en måte som er veldig forskjellig fra måten folk får energi på. Når et menneske trenger energi, spiser han mat. Når en plante trenger energi, bruker den prosessen med fotosyntese for å ta inn karbondioksid fra miljøet og bruke sollys for å omdanne det til sukker, som er den typen energi den trenger for å holde levende. Forskere har jobbet for å gjenskape prosessen med fotosyntesen, og prøvde å utnytte solens energi på en ny, effektiv og økologisk vennlig måte, og den kunstige fotosynteseforskningen har gitt interessante resultater.

Evnen til å produsere kunstig fotosyntese ble først kunngjort i 2000, selv om forskning hadde vært i planleggingsstadiene før da. Forskere stolte på Honda-Fujishima-effekten, som ble oppdaget i 1953 og bruker titandioksid som en fotokatalysator. En fotokatalysator akselererer prosesser relatert til lys, og i dette tilfellet energi.

På grunn av vitenskapelig og forretningsinteresse for kunstig pHOtosyntese og ønsket om potensielle nye produkter som kan stamme fra det, forskningsfeltet delte seg i to sider. Dette ga to forskjellige resultater: fotoelektrokjemiske celler og fargestoffsensibiliserte solceller. Hver celle opererer på forskjellige prinsipper, men prøver å oppnå samme resultat: kunstig fotosyntetisk energi som kan utnyttes og lagres for senere bruk, noe som vil redusere verdens avhengighet av ikke -fornybare energikilder.

Fotoelektrokjemiske celler, også referert til som PEC -er, bruker den elektriske strømmen til vann til å lage hydrogen og oksygen i en prosess som kalles elektrolyse. Elektrisitet kan deretter lagres i hydrogenet, som er en "energibærer", og energien kan brukes senere, for eksempel i batterier. Det er to typer PEC -er, en som bruker halvlederoverflater for å absorbere solenergien og bidra til å dele vannmolekyler for energibruk. Den andre sorten bruker dissOlved metaller for å trekke inn solenergi og starte prosessen med kunstig fotosyntese. De vanligste metallkatalysatorene for denne typen reaksjoner er kobolt og rhodium. Forskere fra Massachusetts Institute of Technology (MIT) har funnet at disse metallene er de mest effektive for denne typen arbeid.

Den andre typen celle som blir undersøkt, den fargestoffsensibiliserte solcellen, kalles noen ganger en Gratzel-celle eller graetzelcelle. I likhet med PEC-er bruker fargestoffsensibiliserte kunstige fotosynteseceller en halvleder for å samle energi, vanligvis silisium. I fargestoffsensibiliserte celler brukes halvlederen til å transportere den innsamlede energien, og fotoelektronene, eller energipartikler, blir separert og utnyttet ved hjelp av spesielle fargestoffer. Gratzel-celler anses å være den mest effektive formen for kunstig fotosyntese som for tiden er tilgjengelig, så vel som den mest kostnadseffektive å produsere. Ulempene skyldes hovedsakelig temperaturproblemer relatert til flytende fargestoffer, fordi disse kan frEeze ved lavere temperaturer og opphør energiproduksjonen, og utvides ved høyere temperaturer og brudd.

Forskning utføres fremdeles innen kunstig fotosyntese, spesielt for å finne bedre katalysatorer og energitransportmekanismer. Selv om de ikke er den mest effektive formen for energiproduksjon som er tilgjengelig, er det stor interesse for dem fremdeles på grunn av deres høye potensielle avkastning, lave produksjonskostnader og mulige implikasjoner for miljøet. Hvis kunstig fotosyntese kan gjøres tilgjengelig og pålitelig, kan verdens avhengighet av ikke -fornybare fossile brensler reduseres kraftig.