مهندسان شیمی در EPFL رویکرد جدیدی برای فتوسنتز مصنوعی توسعه داده اند، و آن روشی ست که به وسیله انرژی خورشیدی، هیدروژن را به عنوان سوخت پاک از آب تولید می‌کند.
آسترید اولیا، مهندس شیمی در مؤسسه علوم و مهندسی شیمی EPFL (ISIC) می گوید: «فتوسنتز مصنوعی جام مقدس همه شیمیدانان است» (برای تمام شیمیدانان فتوسنتز مصنوعی موضوع مهم و با ارزش محسوب میشود).
هدف جذب نور خورشید، از یک طرف اکسید کردن آب برای تولید اکسیژن و پروتون، و از سوی دیگر کاهش پروتون به هیدروژن یا CO2 به مواد شیمیایی و سوخت است. این ماهیت یک صنعت شیمیایی دایره ای می باشد.
با افزایش تقاضای جهانی انرژی، تمام کشورها به جایگزین‌های مناسبی برای سوخت‌های فسیلی نیاز دارند، چراکه تأثیرات منفی زیست‌محیطی سوخت های فسیلی بسیار آشکار است. یکی از این جایگزین‌های مناسب هیدروژن است، که می تواند در پیل های سوختی ساده برای انرژی مصرف شود و فقط آب از آن باقی بماند.
یک روش برای تولید هیدروژن «شکاف آب» است که در آن مولکول‌های آب به هیدروژن و اکسیژن مولکولی شکسته می‌شوند. در فتوسنتز مصنوعی، برای تولید انرژی مورد نیاز ، نور برای تجزیه مولکول های آب جذب می شود.
روند فتوسنتر مصنوعی درست است که روش نسبتا ساده ای به نظر میرسد اما بسیار کند انجام میشود. اکسیداسیون آب با نور مرئی (مثلاً نور خورشید) تنها یک گذرگاهی ست که بتوان از آن برای فتوسنتز مصنوعی استفاده کرد و با وجود بیش از نیم قرن تحقیق ،همچنان در مقیاس بزرگتر امکان فتوسنتز مصنوعی بوجود نیامده است! مشکل دقیقا این است که، یافتن مواد الکترودی با پایداری شیمیایی بالا، به همراه خواص نوری الکترونیکی مناسب و راندمان کاتالیزوری بالا بسیار سخت است
اولیا که در آزمایشگاه Hubert Girault در EPFL کار می‌کند، مطالعه‌ای را انجام داده است که رویکرد جدیدی برای فتوسنتز مصنوعی ارائه می‌کند. وی می‌گوید: «در این مطالعه، ما آب را با یک مولکول ساده آلی، به نام تتراتیافولوالن (TTF) اکسید کردیم. در این روش نشان داده شده است که یک نسخه نمکی از تتراتیافولوالن (TTF ) ، می‌تواند خود به خود در میکرومیله‌هایی(ریزمیله هایی) که به عنوان آنتن برای گرفتن نور مرئی و به عنوان پمپ الکترونی برای اکسید کردن آب به اکسیژن عمل می‌کنند، جمع شوند. معمولاً، این یک واکنش آهسته و چند مرحله‌ای است، اما مولکول‌های نمک TTF می‌تواند چهار الکترون مورد نیاز، برای اکسید کردن یک مولکول آب را جذب کند.
محققان همچنین از آب در یک امولسیون روغنی استفاده کردند. اولیا می‌گوید: « تتراتیافولوالن ( TTF ) می‌تواند در فاز نفتی نزدیک به فاز آب قرار گیرد، جایی که پروتون‌های تولید شده از اکسیداسیون آب استخراج می‌شوند. همانند فتوسنتز طبیعی، سیستم دو فازی، امکان جداسازی موثر واکنش‌دهنده‌ها و محصولات را فراهم می‌کند.
TTF فقط از اتم های کربن، گوگرد و هیدروژن ساخته شده است که همه به طور گسترده در دسترس هستند. این بدان معناست که روش جدید مقرون به صرفه و پایدار است، زیرا به هیچ یون فلز گرانبها مانند پلاتین یا ایریدیوم نیاز ندارد.
به نظر میرسد این کار روشی جدید برای نزدیک شدن به فتوسنتز مصنوعی تنها با چند مولکول ساده آلی است.
های فن تک از شما دعوت می کند نظرات خود را در مورد این مقاله به اشتراک بگذارید