Американски учени ускориха процеса на фотосинтезата
Американските химици Даниъл Носера и Матю Кейнън от Масачузетския технологичен институт за пръв път са успели да възпроизведат в лабораторни условия енергийно ефективния процес фотосинтеза, съобщи Мембрана.ру.
Откритието може да предизвика революция в използването на слънчевата енергия, а в бъдеще да позволи да бъде компенсирано прибягването към невъзобновяемите ресурси, информира "Нейчър".
Американските химици са открили прост и евтин начин за разпадането на водата на водород и на кислород. За тази реакция са нужни слънчеви батерии. Именно така се извършва фотосинтезата в природата, когато клетки на растенията натрупват слънчева енергия под формата на въглехидрати (преди всичко глюкоза).
Но това е крайният резултат, а процесът започва с преобразуване на водата и въглеродния диоксид в кислород и "свободни" протони/електрони посредством хлорофила. Такива комплекси се наричат фотосистеми.
При растенията те са две. Когато фотонът се сблъсква с молекулите на фотосистемата, стават две химични реакции: молекулата на хлорофила губи два електрона, а молекулата на водата (постъпваща от кореновата система) се разгражда.
Въпреки че фотосинтезата е добре изучена и описана, да се осъществи на практика тази реакция не е толкова лесно. Един от основните проблеми е липсата на катализатор, нужен за ефективната електролиза на водата.
Водата и сега може да бъде разделена на съставните й елементи, но процесът не е изгоден икономически от енергийна гледна точка. С цел повишаване на ефективността химиците добавят катализатори, за да започне реакцията при по-ниско напрежение.
От съществуващите елементи досега тази роля се изпълняваше само от платината и от рутения, които са много скъпи. Освен това за осъществяване на реакцията бяха нужни определени температурни условия и налягане.
Носера и Канан откриха начин да ускорят реакцията. Електрод от окиси на индий и олово се поставят в разтвор, съдържащ йони на кобалта и калиев фосфат. Към него се подава ток от слънчеви батерии и се образува катализатор.
Той, от своя страна, способства за разпадането на водата на съставните й елементи - O2 и свободни йони на водорода. Тези йони се утаяват на втори електрод (покрит с платина), където образуват газ H2.
Водородът и кислородът могат да се подават към топлоотделящ (топливен) елемент, където от тях се произвежда електричество. Най-важното е, че всичко това става при атмосферно налягане и стайна температура, твърдят авторите на експеримента.
По време на реакцията катализаторът губи свойствата си, но след това се самовъзстановява. Тоест процесът е цикличен, както е в природата. "Нашите изследвания доказват, че може да бъде направен относително евтин катализатор и на негова основа да се получи фотосинтетична енергия в битови условия" - казва д-р Носера.
Според учения използването на скъпоструващата платина при втория електрод в бъдеще може да бъде избегнато, като се създаде мембранна структура около фотоелемента. С това се занимават вече учени в рамките на проекта Powering the Planet.
Джеймс Барбър от лондонския Импириъл колидж е на мнение, че разработката на американските химици е "голям пробив в използването на слънчевата енергия". Освен това ще позволи да започне достъпно производство на водород.
Подробности за изследването са публикувани в сп. "Сайънс", но някои детайли за условията, при които протича реакцията, се пазят в тайна. БТА