Su ve ışıktan gelen yakıt yaklaşıyor

Yeni yöntem yapay fotosentez için katalizör arayışını hızlandırıyor

Fotosentetik ışıkla su bölünmesi, hidrojen ve diğer daha yeşil yakıtları sağlayabilir. Fakat bunun için katalizörlere ihtiyacınız var. © Caltech
Yüksek sesle okuma

Bir seferde on iki: Gelecekte, yapay fotosentez katalizörleri daha kolay ve daha hızlı bulunabilirdi. Zaten ilk denemede, araştırmacılar yeni geliştirilen bir süreç zinciri ile bir seferde on iki umut verici bağlantıyı tespit edebildiler. Bu, hidrojen ve diğer çevre dostu yakıtların verimli bir şekilde sudan ve ışıktan üretilmesini bir adım daha yaklaştırabilir.

Fotosentezde, bitkiler su moleküllerini hidrojen ve oksijene bölmek için milyonlarca yıldır güneş ışığının enerjisini kullanıyorlar. Reaksiyon ürünleri bunları yüksek enerjili organik bileşikler üretmek için kullanır. Aynı prensibi kullanarak, biz insanlar sudan ve sudan hidrojen gibi çevre dostu yakıtlar elde etmek için fotokatalitik su bölmesini de kullanabiliriz.

Katalizörleri arayın

Fakat bir su tutması var: Suyun ışığa bölünmesi ancak uygun bir katalizör mevcutsa çalışır. Bununla birlikte, şu ana kadar bu elektrotlar genellikle değerli değerli metallerden oluşur ve sadece ılımlı bir verim sağlar. Yeni, daha iyi fotoanodes tanımlamak kolay değildir. Böylece, son dört yılda sadece 16 umut verici aday bulundu.

California Teknoloji Enstitüsü'nden (Caltech) John Gregoire liderliğindeki bir araştırma ekibi şimdi büyük bir adım attı. Bilim adamları, su ayırma için uygun elektrotların daha hızlı ve daha etkili şekilde algılanmasını sağlayacak bir yöntem geliştirdi.

"Molekül" Fırın "içine bakış: Bu reaktörle, katalizör adayları bir tarife göre üretilebilir © Caltech

Atomik püskürtücü ve ultra hızlı test cihazları

Bu, moleküler veritabanlarında ve otomatikleştirilmiş deneylerde bilgisayar destekli aramanın bir araya getirilmesiyle mümkün olmuştur. Bir birinci cihaz, neredeyse reçete ile potansiyel olarak uygun bileşikler üretir. Gregoire, “Bir tür atom püskürtücü gibi çalışıyor ve ince filmler olarak yeni moleküller yaratıyor” diye açıklıyor. “Bunlar daha sonra ısı ile daha da optimize edilebilir.” Ekran

Fotoanotlar olarak uygun olmaları için bu şekilde sentezlenen bileşiklerin test edilmesi için, araştırmacılar ince plakaları güneş ışığına maruz bırakmakta ve bir fotopektrometre içindeki ışık emilimini ölçmektedir. Gelecek vaat eden adaylar, başka bir yüksek verimli cihazda, ışığın enerjisini elektrokimyasal reaksiyonlara ne kadar iyi çevirdikleri konusunda test edilir.

Gregoire, "Fotoelektrokimyasal reaktör bu testleri geleneksel yöntemlerden yüz binlerce kez daha hızlı yapıyor" diyor.

Bir seferde on iki aday

İlk pratik testte, bilim insanları işlem zincirlerini 174 adet vanadyum ve oksijen bileşiğini bir metal ile kontrol etmek için kullandılar. Ve gerçekten, Gregoire ve meslektaşları bu çalışmada yapay fotosentez için on iki yeni elektrot adayı keşfetti. Bir baskın düştü, muhtemel fotoanotların havuzu neredeyse iki katına çıktı - 16'dan 28'e.

Fotonodotları aramak için yeni yöntem budur.

Araştırmacılara göre, bu, yeni geliştirilen işlemlerinin uygun foto-anotlar arayışını önemli ölçüde hızlandırabileceğini gösteriyor: "Güneş yakıtlarının üretimi için on iki yeni potansiyel foto-anotu keşfetmek heyecan vericidir, ancak daha da heyecan vericidir. Gregoire, "Yeni malzemelerin geliştirilmesi için bir boru hattına sahip olmak" diyor. (Ulusal Bilimler Akademisi'nin Bildirileri, 2017; doi: 10.1073 / pnas.1619940114)

(Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü / Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı, 08.03.2017 - NPO)