Cercetatorii americani de la Institutul Politehnic din Massachusetts au descoperit un material cu ajutorul caruia apa devine o sursa nelimitata de hidrogen.
Reactia imita prima etapa a fotosintezei ce are loc in frunze si poate avea loc chiar si intr-un pahar de sticla.
Ca si in cazul frunzei, e nevoie de apa, de lumina si de cateva elemente minerale precum oxizii de indiu si staniu sau fosfatul de potasiu. In plus, un curent electric slab, care poate fi furnizat de panourile solare, trebuie sa strabata vasul de reactie.
Noaptea, hidrogenul obtinut de "frunza" artificiala in timpul zilei va fi transformat in electricitate cu ajutorul unei pile de combustie. Folosind o frunza artificiala, un panou solar si o pila de combustie, orice locuinta va putea produce energie electrica zi si noapte. Hidrogenul obtinut suplimentar poate alimenta un automobil hibrid.
Doi oameni de stiinta din Statele Unite ale Americii au realizat un electrod ieftin care poate descompune apa in oxigen si hidrogen folosind numai energia de la Soare
Cercetatorii de la Institutul Massachusetts au reprodus artificial fotosinteza. Ei au folosit un electrod din oxizi, acoperit cu fosfat de sodiu si cobalt.
O tehnologie simpla si relativ ieftina, prin care se poate separa hidrogenul de oxigen utilizand o cantitate redusa de energie electrica, va contribui la imbunatatirea performantelor panourilor solare. Cu ajutorul energiei luminoase, un electrod din oxid de indiu si staniu, acoperit cu pulbere de cobalt si scufundat intr-o solutie puternic alcalina pe baza de fosfati, extrage oxigenul din apa, imitand procesul natural de fotosinteza care are loc in frunzele verzi.
Chimistii Daniel Nocera si Matthew Kanan, de la Institutul Politehnic din Massachusetts, spun ca viitoarea generatie de panouri solare va produce ziua electricitate si, concomitent, va extrage hidrogen dintr-un rezervor cu apa. In timpul noptii, hidrogenul va fi ars in mod controlat in interiorul unor pile (celule) de combustie, generand astfel electricitate chiar si in cel mai deplin intuneric.
Chimistii au descoperit fotosinteza artificiala imitand o planta gasita in jungla amazoniana
Fotosinteza, un miracol imitabil
Considerat multa vreme o minune a naturii, procesul care are loc in frunzele verzi, cunoscut sub numele de fotosinteza, presupune transformarea apei si a dioxidului de carbon, sub influenta luminii solare absorbite de clorofila, in oxigen si glucoza.
Acest fenomen complex are loc in doua etape. Prima reactie este separarea apei in hidrogen si oxigen folosind energia solara, iar a doua este combinarea dioxidului de carbon din aer cu hidrogenul obtinut in prima etapa. In final se obtin carbohidratii, adica substantele organice necesare vietii.
Procesul de fotosinteza a fost imitat pentru prima oara in anul 2000 de catre cercetatorii australieni de la CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation). Ei au folosit insa electrozi din platina scufundati intr-o solutie alcalina care se „consumau", metoda presupunand costuri foarte ridicate.
„Obtinerea hidrogenului din apa, folosind putina electricitate si catalizatori care se refac, ne ajuta sa utilizam energia solara in mod eficient", spune acum Daniel Nocera, profesor de chimie Massachusetts Institute of Technology.
Stocarea luminii
Prin extragerea oxigenului din apa s-a obtinut de fapt prima metoda de stocare a energiei Soarelui. Reactia nu necesita instalatii complicate, putand avea loc si intr-un banal pahar de sticla.
Procedeul extinde utilizarea panourilor solare al caror principal dezavantaj era, pana acum, tocmai faptul ca nu generau curent electric decat in orele foarte luminoase ale zilei. In plus, hidrogenul obtinut poate fi utilizat drept combustibil si pentru automobilele hibride, cu pile de combustie. Astfel, fiecare locuinta cu panouri solare va putea deveni in viitor atat o minicentrala electrica, cat si o pompa de combustibil pentru masina.
Primul „copac” artificial ce produce oxigen arata ca un stalp si costa 100.000 de euro
Refacerea catalizatorului reduce costurile
De mai multi ani, cercetatorii cauta un catalizator molecular capabil sa reziste cat mai mult timp reactiei de descompunere a apei in hidrogen si in oxigen. Initial, specialistii au incercat sa gasesca un cristal, adica o substanta in care fiecare atom are locul sau bine determinat.
Profesorul Nocera a preferat insa un catalizator amorf, fara structura regulata, instabil, care se „consuma" in timpul reactiei, dar care are capacitatea de a se reface prin simpla trecere a unui curent de mica intensitate prin solutia alcalina.
Un electrod subtire, format dintr-un amestec de oxid de indiu si oxid de staniu (mai precis 90% In2O3 si 10% SnO2), este scufundat in apa. In vas se adauga putina pulbere de cobalt si fosfat de potasiu. In momentul in care electrodul este conectat la sursa de curent electric, cobaltul, potasiul si fosfatul, sub forma de ioni, se acumuleaza pe electrodul din oxizi si formeaza un catalizator perfect pentru reactia de extragere a oxigenului din apa.
La celalalt electrod, acoperit cu un strat subtire de platina, se acumuleaza ionii de hidrogen eliberati, care se unesc si devin hidrogen stabil. Acesta fiind gazos poate fi colectat si imbuteliat.
In timpul reactiei de descompunere a apei, cobaltul si fosfatul de potasiu cad de pe electrodul in jurul caruia se formeaza oxigenul. Acesta iese din vas, dar in apa inca nedescompusa raman atat cobaltul, cat si fosfatul. Curentul electric le aduce inapoi pe electrod, reparand permanent acest catalizator instabil.
Hidrogenul devine accesibil
Folosirea hidrogenului drept combustibil intampina doua obstacole: costul mare al extragerii sale din apa si riscul de explozie in timpul arderii.
Gasirea unor catalizatori ieftini pentru descompunerea apei va face rentabil procesul de productie a hidrogenului.
Pila (sau celula) de combustie este un generator de curent electric care separa electroni din molecula de hidrogen, ionii de hidrogen ramasi urmand sa reactioneze unul dupa altul cu oxigen, formand apa fara riscul unei explozii.
Si algele produc hidrogen
Toate plantele verzi, inclusiv algele, produc cantitati mici de hidrogen in timpul procesului de fotosinteza.
Profesorul Anastasios Melis, de la Universitatea din California, a reusit sa creeze alge modificate genetic ce produc destul hidrogen cat sa poata fi imbuteliat.
Daca sunt crescute in recipiente transparente expuse luminii solare din desert, algele mutante produc de zeci de ori mai mult hidrogen decat suratele lor „normale".
Asa cum plantele au creat cantitati imense de oxigen prin fotosinteza, tot la fel si oamenii pot sa-si extraga energia din lumina soarelui oferind atmosferei un surplus de oxigen
Asa cum plantele au creat cantitati imense de …
Recipientul de cultura trebuie sa aiba diametrul mic (ca sticlele de damigeana), astfel incat lumina sa patrunda prin peretii transparenti din toate directiile, pana in mijlocul vasului.
Vasele cu alge sunt conectate prin furtune la o pompa care colecteaza si imbuteliaza hidrogenul.
60 de minute sunt necesare pentru ca Soarele sa trimita spre Pamant toata energia de care omenirea are nevoie intr-un an.
Pentru mai multe informatii viziteaza Adevarul
