Güneş ışığında moleküler küpler

Bitkilerde su oksidasyonu için tükenen fotokatalist

Hidrojen alevi DOE
Yüksek sesle okuma

Sudan ve güneşten hidrojen kazanmak - bu birçok enerji sorununa bir çözüm olacaktır. Avustralya-Amerikan araştırma ekibi, kısmi reaksiyonlardan birini, suyun foto-oksidasyonunu katalize eden bir katalizör geliştirmiştir.

Hidrojen geleceğin en önemli enerji taşıyıcılarından biri olarak kabul edilir. Fosil yakıtlardan değil, suyun bölünmesiyle hidrojenin çıkarılması ideal olacaktır. Bununla birlikte, suyun elektrolizi son derece enerji yoğun bir süreçtir ve bu nedenle fosil yakıtlardan gerekli elektrik tekrar üretilebiliyorsa, sadece pahalı değil, aynı zamanda gerçekten de sürdürülebilir değildir. Fotoliz, yani suyun ışığa bölünmesi umut verici bir alternatiftir.

Güç Yiyen Elektrolizi

Bir elektroliz bir bataryadaki işlemlerin tersine çevrilmesidir: elektrik enerjisi kimyasallara dönüştürülür. Suyun elektrolizi iki kısmi reaksiyondan oluşur: protonlar, pozitif yüklü hidrojen iyonları, katod boşluğunda hidrojene indirgenir, oksijen anot boşluğunda suyun oksidasyonu ile oluşur. Bu güç yoğun işlemden en iyi şekilde yararlanmak için güneş ışığını kullanmak mantıklıdır.

Bununla birlikte, fotokatalitik su ayrıştırma yolundaki en büyük engel, su oksidasyonu için henüz güçlü bir katalizör bulunamamış olmasıdır. Aslında, görünür ışık ışıması altında suyu çok etkili bir şekilde oksitleyen en iyi bilinen katalizör, canlı organizmaların fotosentetik aparatındaki manganez içeren bir enzimdir.

Manganez kompleksi doğaya göre modellenmiştir

Avustralya'daki Monash Üniversitesi'nden Robin Brimblecombe ve Leone Spiccia, Avustralya Federal Bilim ve Endüstri Araştırmaları Örgütü'nden (CSIRO) Gerhard F. Swiegers ve ABD'deki Princeton Üniversitesi'nden G. Charles Dismukes bu yapıyı temel alan bir fotokatalist geliştirdiler. Suyun foto-oksidasyonunu etkili bir şekilde katalize eder. ekran

Merkezinde fotosentetik organizmalardan kopyalanan manganez içeren bir kompleks var. Fosfinat molekülleri tarafından kapsanan, dört manganez ve dört oksijen atomundan oluşan küp şeklindeki bir çekirdeğe sahip bir manganez-okso kompleksidir. Gerçek katalitik olarak aktif katman, ışık enerjisi kapsülden bir molekül saldığında oluşur.

Membran katalizörü stabilize eder

Bununla birlikte, manganez kompleksi suda çözünür değildir. Araştırmacılar bu problemi bir elektrotu gofret ince bir zarla kaplayarak çözdü. Bu membranın sulu kanallarına gömülü olarak, katalitik kompleks stabilize edilir ve su molekülleri ile iyi temas eder. 1, 2 volt uygulanan voltajda görünür ışıkla ışınlama, suyun etkili bir elektro-oksidasyonuna yol açar.

Bu anodik yarım hücre, katalitik bir hidrojen üreten katod hücresi ile kolayca eşleştirilebilir. Gelecekte, örneğin, su ve güneş ışığından saf hidrojen ve oksijen üreten bir fotoelektrokimyasal hücre oluşturulabilir.

(Alman Kimyacılar Derneği, 27.08.2008 - NPO)