211service.com
Kunstig fotosyntese tager et skridt fremad
En amerikansk regeringsstøttet forskningsindsats har taget et vigtigt skridt i retning af at efterligne en plantes evne til at omdanne sollys og vand til brændstof. Problemet er, at forskerne ikke har penge nok til at fortsætte indsatsen.
Det Fællescenter for kunstig fotosyntese (JCAP), et forskningsprogram oprettet af Obama-administrationen i 2010, involverer forskere ved flere akademiske laboratorier, ledet af et team hos Caltech. Disse forskere har demonstreret en måde at forlænge levetiden på en lovende type solelektrolysator, som bruger sollys til direkte at spalte vand for at danne ilt og brint. Den producerede brint kunne lagres og bruges til at generere elektricitet om natten i kraftværker eller brændselscellekøretøjer.
JCAP blev grundlagt i 2010 som en af en håndfuld U.S. Department of Energy Innovation Hubs, med et løfte på $122 millioner over fem år. Nathan Lewis, direktøren for centret, håber, at de seneste fremskridt kan overtale Kongressen til at forlænge sin finansiering. Vi er i gang nu og håber at komme til at fortsætte, siger han.
Det er muligt at lave brint med solenergi indirekte ved at bruge solpaneler til at drive en konventionel elektrolysator. Men det er dyrt - en mængde brintbrændstof svarende til en gallon benzin ville koste $10 til $20. En enhed, der er i stand til at bruge sollys til at spalte vand, kunne reducere omkostningerne betydeligt; Lewis siger, at den resulterende brint kan koste så lidt som $2 til $4 for et beløb svarende til en gallon benzin, selvom han siger, at det er for tidligt at sætte stor tro på sådanne skøn.
JCAP-forskerne brugte to kommercielt beviste teknologier til at skabe deres enhed: elektrolyse og silicium- eller cadmium-tellurid-solceller. For at reducere omkostningerne kombinerede de elementer af begge i en enkelt enhed på en måde, der gør det mindre komplekst og potentielt mere effektivt. Elektrolysatorer har to elektroder udstyret med katalysatorer, der reducerer mængden af energi, der kræves for at spalte vand. I det nye system tilføjede forskere katalysatorer til solceller, hvilket gjorde det muligt for dem at fungere som elektrolyseelektroder, hvilket reducerede antallet af dele. De optimerede også katalysatorerne til at arbejde med solcellerne.
De alkaliske opløsninger, der bruges i de fleste elektrolysatorer, vil normalt ødelægge solceller på få sekunder, men forskerne fandt ud af, at en type nikkeloxid kan tjene som katalysator og også beskytte solceller. Katalysatoren hjælper med at frigøre iltatomer fra vandmolekyler og producerer iltgas ved at bruge energi fra solcellerne. I test tillod materialet solcellerne at holde i over 1.000 timer - ikke ret længe nok til en kommerciel enhed, men en dramatisk forbedring.
Enheden fungerer som en af de to elektroder i en elektrolysator. For en praktisk enhed skal brintkatalysatoren forbedres. Der findes nogle effektive katalysatorer, men de fungerer typisk i sure miljøer, ikke alkaliske.