Nowa technologia umożliwia sprawne przetwarzanie światła słonecznego w związki magazynujące energię
Rośliny są najlepszym możliwym wzorem do naśladowania w zakresie przetwarzania zasobów odnawialnych w czystą energię. „Rośliny wykorzystują naturalny proces fotosyntezy do przetwarzania energii słonecznej, wody i dwutlenku węgla w paliwo”, wyjaśnia Antoni Llobet, wykładowca i kierownik grupy badawczej Katalońskiego Instytutu Badań Chemicznych(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (ICIQ-CERCA). Czerpiąc inspirację z tego naturalnego procesu, badacze opracowali sztuczne mechanizmy fotosyntetyczne, w tym ogniwa fotoelektrochemiczne, które mogą przekształcać energię słoneczną w energię elektryczną. Energia ta może zostać następnie wykorzystana na przykład do naładowania akumulatora pojazdu elektrycznego. Niestety, technologia ogniw fotoelektrochemicznych ma szereg wad, a jedną z najważniejszych jest niższa sprawność pochłaniania światła słonecznego w porównaniu do roślin. Zespół finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu LICROX(odnośnik otworzy się w nowym oknie) zajął się tym problemem i rozpoczął prace nad dopracowaniem ogniw, by stały się wydajną i przystępną cenowo technologią pozwalającą na bezpośrednią konwersję energii słonecznej. „Naszym celem było opracowanie i przetestowanie ogniw pozwalających na przetwarzanie światła słonecznego w cząsteczki węgla pozwalające na magazynowanie energii chemicznej”, dodaje Llobet, który pełnił funkcję koordynatora projektu do spraw naukowych.
Wytwarzanie etylenu i innych produktów na bazie węgla
Ogniwo fotoelektrochemiczne opracowane w ramach projektu LICROX jest wyjątkowe, ponieważ zostało wyposażone w mechanizmy zatrzymujące światło, które zwiększają wydajność wychwytywania światła i reakcji katalizy. „Oparte na powszechnie występujących pierwiastkach mechanizmy mogą selektywnie realizować reakcje utleniania wody i redukcji dwutlenku węgla”, wyjaśnia Llobet. „W ten sposób nasze ogniwo jest w stanie skutecznie wytwarzać związki na bazie węgla, takie jak etylen, który jest jednym z najważniejszych produktów wykorzystywanych obecnie w przemyśle chemicznym”.
Przetwarzanie światła i CO2 w związki magazynujące energię
Według Llobeta, badaczom udało się wykazać potencjał przekształcania światła i CO2 w związki chemiczne magazynujące energię. Naukowiec podkreśla w szczególności sukcesy projektu w zakresie opracowania połączenia fotoanody i organicznego ogniwa fotowoltaicznego z ciemną katodą, które wykazuje selektywność w kierunku produkcji etylenu. „W tym względzie zastosowanie nowych katalizatorów tandemowych łączących nanocząsteczki miedzi z katalizatorami molekularnymi pozwoliło nam zwiększyć selektywność w kierunku etylenu”, zauważa Llobet. Naukowcy przeprowadzają obecnie końcowe badania laboratoryjne i dopracowują prototyp rozwiązania, który zostanie wykorzystany do zwiększenia skali i optymalizacji niektórych rezultatów prac.
Transformacja energetyczna – od paliw kopalnych do energii słonecznej
W ramach projektu LICROX badacze przeprowadzili również ocenę cyklu życia ogniwa fotoelektrochemicznego. Co więcej, w ramach współpracy z interesariuszami, naukowcy przeprowadzili zakrojone na szeroką skalę badanie wśród mieszkańców Europy, aby zebrać na jego podstawie dane na temat obaw społecznych związanych z nowymi technologiami energetycznymi. „Projekt LICROX był interdyscyplinarnym przedsięwzięciem, w ramach którego specjaliści z zakresu chemii, fizyki, inżynierii, optyki i nauk społecznych połączyli siły, by wspólnie opracować innowacyjne rozwiązania pozwalające na odejście od paliw kopalnych na rzecz energii słonecznej”, podsumowuje Llobet.
