Ученые нашли способ сократить затраты на производство «искусственных листьев»

Ученые нашли способ сократить затраты на производство «искусственных листьев»

Использование более дешевых материалов поможет преодолеть основное препятствие на пути к промышленному внедрению разработки, которую называют топливной ячейкой будущего.

Самый эффективный способ преобразования солнечного света в энергию – фотосинтез – существует уже более 400 миллионов лет.  Ученые  давно пытаются воссоздать этот процесс в так называемых «искусственных листьях», и им, наконец, удалось сделать еще один шаг вперед, заменив дорогие материалы, используемые при производстве топливных элементов, более дешевыми.

Это большой успех, ведь, несмотря на то, что «искусственные листья» называют топливным элементом будущего, стоимость их производства до недавнего времени представляла собой существенную преграду промышленному внедрению технологии. Основная проблема искусственного фотосинтеза заключалась в том, что процесс мог воспроизводиться лишь с помощью дорогостоящего платинового катализатора. По словам Дэниела Носеры из Массачусетского технологического института, он со своими коллегами нашел способ заменить платину более дешевым материалом – смесью никеля, молибдена и цинка. Использование нового химического вещества в качестве катализатора позволит ученому приблизиться к достижению своей цели – разработке недорогого портативного источника возобновляемой энергии для развивающихся стран.

«Искусственные листья» напоминают тонкую игральную карту и описываются сотрудниками Массачусетского технологического института как «кремниевые фотогальванические элементы, покрытые различными каталитическими материалами с обеих сторон». Размещенные на солнце, эти солнечные ячейки расщепляют добавленную воду до водорода и кислорода, воспроизводя таким образом процесс фотосинтеза.

В настоящих листьях после расщепления водород соединяется с углекислым газом из атмосферы и образует сахара, клеточную оболочку и другую органическую материю. В случае искусственных аналогов ученые используют водород в топливных элементах для получения электричества или соединяют его с углекислым газом для производства различных видов топлива – например, метана. Они могут использоваться в качестве автомобильного топлива (как и биоэтанол, получивший уже довольно широкое распространение) и привести к созданию источника энергии, не производящего парниковых газов.

«Должен отметить, что разработка Дэниела Носеры весьма эффективна – на данный момент она, пожалуй, лучшая в мире, однако существуют альтернативные подходы, и другие команды работают над аналогичными проектами», - отмечает Джим Барбер, биолог из Имперского колледжа Лондона.

Барбер – участник другой исследовательской группы, занимающейся вопросом искусственного фотосинтеза. В основе их работы лежит оксид железа – недорогой материал, поглощающий свет и служащий в качестве полупроводника. «Солнце является единственным источником энергии с достаточной интенсивностью, который может удовлетворить наши потребности. Именно поэтому так важно продолжать научно-исследовательскую работу в данной области. Работа Носеры стала гигантским скачком вперед на пути к всеобщей цели – аккумулированию солнечной энергии и ее использованию в качестве топлива», - добавляет Барбер.

 «Искусственные листья» также помогут заполнить «пробелы», оставленные другими технологиями по получению возобновляемой энергии. Они могут быть использованы в засушливых районах, где невозможно получить гидроэлектроэнергию; они занимают меньше пространства, чем солнечные панели, и не требуют наличия аккумулятора для хранения энергии.

Как утверждает Барбер, если системы искусственного фотосинтеза будут использовать хотя бы 10% падающего на них солнечного света, понадобится всего лишь 0,16% площади Земли, чтобы удовлетворить потребности населения планеты в электроэнергии. По прогнозам специалистов, к 2030 году уровень мирового энергопотребления составит 20 тераватт.

Дэниел Носера стал, возможно, одним из первых исследователей, которым удалось коммерциализовать свою технологию: по сообщениям журнала «Wired», ученый подписал соглашение с транснациональной компанией «Tata Group» о создании небольшого генератора размером с холодильник.

TheGuardian, перевод с английского – Наталья Пристром

http://www.guardian.co.uk/environment/blog/2012/may/11/scientists-cost-artificial-leaf

  • Дата публикации: 14.05.2012
  • 201

Чтобы оставить комментарий или выставить рейтинг, нужно Войти или Зарегистрироваться