A "folha artificial", um dispositivo que pode aproveitar a luz solar para dividir a água em hidrogênio e oxigênio, sem necessidade de qualquer conexão externa, é visto com algumas folhas reais, que também convertem a energia da luz solar diretamente em forma química armazenável.
Pesquisadores liderados pelo professor do MIT Daniel Nocera ter produzido algo que eles estão chamando de uma "folha artificial":. Como folhas de vida, o dispositivo pode transformar a energia da luz solar diretamente em um combustível químico que pode ser armazenado e utilizado posteriormente como fonte de energia A folha artificial - uma célula solar de silício com diferentes materiais catalíticos ligados em seus dois lados - não precisa de fios externos ou circuitos de controle para operar.Simplesmente colocado num recipiente com água e expostos à luz solar, rapidamente começa a gerar correntes de bolhas: bolhas de oxigênio a partir de um lado e bolhas de hidrogênio a partir do outro. Se for colocado num recipiente que tem uma barreira para separar as duas partes, as duas correntes de bolhas pode ser recolhida e armazenada e utilizada mais tarde para fornecer energia: por exemplo, alimentando-as numa célula de combustível, que combina-os novamente em água ao entregar uma corrente elétrica.A criação do dispositivo é descrito em um artigo publicado em 30 de setembro da revista Ciência . Nocera, o Henry Dreyfus Professor de Energia e professor de química no MIT, é o autor, o papel foi co-escrito por se u ex-aluno Steven PhD Reece'07 (que agora trabalha na Sun Catalytix, a empresa começou a comercializar por Nocera . suas invenções de energia solar), juntamente com outros cinco pesquisadores da Sun Catalytix e MIT O dispositivo, Nocera explica, é feito inteiramente de terra abundante, materiais baratos - principalmente silício, cobalto e níquel - e trabalha em água comum.Outras tentativas para a produção de dispositivos que podem utilizar luz solar para separar a água têm confiado em soluções ou corrosivos em materiais relativamente raras e dispendiosas, tais como a platina. artificial A folha é uma folha fina de semicondutor de silício - o material mais células solares são feitas de - que se transforma a energia de luz solar em um fluxo de eletricidade sem fios no interior da folha. Limite para o silício é uma camada de um catalisador à base de cobalto, que liberta oxigênio, um material cujo potencial de geração de combustível a partir da luz solar foi descoberto por Nocera e seus co-autores em 2008. O outro lado da folha de silicone é revestida com uma camada de uma liga de níquel-molibdénio e zinco, o que liberta hidrogênio das moléculas de água.
Uma "folha artificial" fabricado por Daniel Nocera e da sua equipa, utilizando uma célula solar de silício com materiais catalisadores novos ligados aos seus dois lados, é mostrado em um recipiente de água, com luz (simulando luz do sol) que brilha nele. A luz que gera um fluxo de energia que faz com que as moléculas de água, com a ajuda de catalisadores, para dividir em oxigênio e hidrogênio, que borbulham as duas superfícies.
Vídeo cortesia do laboratório Nocera / sol Catalytix
"Eu acho que vai ser oportunidades reais para esta ideia", afirma Nocera. "Você não pode ficar mais portátil - você não precisa de fios, é leve", e não exige muito em termos de equipamento adicional, além de uma forma de capturar e armazenar os gases que borbulham fora. "Você só soltá-lo em um copo de água, e ele começa a dividi-la", diz ele.Agora que a "folha" tem sido demonstrado, Nocera sugere um possível desenvolvimento: pequenas partículas feitos destes materiais que podem dividir moléculas de água quando colocado à luz solar - tornando-os mais como algas fotossintéticas do que as folhas. A vantagem de que, diz ele, é que as pequenas partículas teria muito mais área de superfície exposta à luz solar e da água, o que lhes permite aproveitar a energia do sol de maneira mais eficiente. (Por outro lado, a engenharia de um sistema para recolher e separar os dois gases seria mais complicado, de tal configuração.) O novo dispositivo ainda não está pronto para a produção comercial, uma vez que os sistemas de recolher, armazenar e usar os gases continuam a ser desenvolvido. "É um passo", disse Nocera. "Ele está indo na direção certa." Em última análise, ele vê um futuro no qual casas individuais poderiam ser equipados com sistemas de coleta de energia solar com base neste princípio: painéis no telhado poderia usar a luz solar para a produção de hidrogênio e oxigênio que seria armazenado em tanques e, em seguida alimentada a uma célula de combustível que é necessária uma energia eléctrica. Tais sistemas, Nocera espera, poderia ser simples e barato o suficiente para que pudessem ser amplamente adotado em todo o mundo, incluindo muitas áreas que atualmente não têm acesso a fontes confiáveis de eletricidade. Professor James Barber, um bioquímico do Imperial College de Londres, que não estava envolvido na pesquisa, diz o Nocera 2008 conclusão do catalisador à base de cobalto foi uma "grande descoberta", e estas últimas descobertas "são tão importantes, já que agora a reação água-splitting é alimentado inteiramente pela luz visível utilizando fortemente acoplados sistemas comparáveis com a utilizada na fotossíntese natural. Esta é uma grande conquista, que é mais um passo para o desenvolvimento de tecnologia barata e robusta para colher energia solar como combustível químico. " Barber adverte que "haverá muito trabalho necessário para otimizar o sistema, principalmente em relação ao problema básico da eficiência utilizando prótons gerados a partir da reação com água de divisão para a produção de hidrogênio. "Mas, diz ele," não há dúvida de que a sua realização é um grande avanço, que terá um impacto significativo sobre o trabalho dos outros dedicados à construção de sistemas catalíticos luz-driven para produzir o hidrogênio e outros combustíveis solares de água.Esta tecnologia vai avançar lado a lado com as novas iniciativas para melhorar e reduzir o custo da energia fotovoltaica. " investigação em curso de Nocera com a folha artificial é direcionada para "custos de condução mais e mais", diz ele, e procurando maneiras de melhorar a eficiência do sistema . Atualmente, a folha pode redirecionar a cerca de 2,5 por cento da energia da radiação solar para a produção de hidrogênio, na sua forma sem fios, com uma variação de utilização de fios para conectar os catalisadores para a célula solar, em vez de fixá-las conjuntamente atingiu 4,7 por cento de eficiência.(Células solares comerciais típicas hoje têm eficiências de mais de 10 por cento). Uma pergunta Nocera e seus colegas vão ser abordados é qual dessas configurações será mais eficiente e rentável a longo prazo. Outra linha de pesquisa é explorar o uso de células fotovoltaicas (solar) com excepção do silício materiais - como o ferro óxido, o que pode ser ainda mais barato para produzir. "É tudo sobre o fornecimento de opções de como você vai fazer sobre isso", disse Nocera.
