فتوسنتز مصنوعی، یک گام تا مرحله تجاری
فتوسنتز در گیاهان و انواع خاصی از جلبک ها، فرآیندی است که در آن انرژی خورشید به انرژی شیمیایی تبدیل و از دی اکسید کربن و آب، انواع ساده ای از کربوهیدرات ها تولید می شود. در فتوسنتز مصنوعی، با استفاده از نور خورشید مولکول های هیدروژن از آب و در برخی از سیستم های پیشرفته تر از متان جدا می شوند. این شیوه فتوسنتز تاکنون تنها در لابراتوارها قابل استفاده بوده و امکان استفاده تجاری از آن وجود نداشته است.
اما محققان یولیش با گردهم آوردن تمام فناوری های موجود در زمینه فتوسنتز مصنوعی توانسته اند با استفاده از مواد اولیه ارزان قیمت و موجود در بازار، یک سیستم کوچک و جامع بسازند که تمام مولفه های مورد نیاز برای فتوسنتز را دارد.
مساحت قسمت روی این دستگاه تنها 64 سانتیمترمربع است. با وجود این از طریق اتصال چندین واحد مستقل از این سیستم می توان یک سیستم پیچیده فوتوالکتروشیمیایی تولید کرد که ابعاد آن به چندین مترمربع برسد.
به این ترتیب هر یک از واحدهای به کار رفته در سیستم اصلی به اختلاف پتانسیل 1.8 ولت می رسد که مولفه اصلی مورد نیاز برای تولید هیدروژن محسوب می شود. این شیوه در مقایسه با روش های آزمایشگاهی، کارآیی بالاتری دارد.
در فرآیند فتوسنتز تنها یک درصد از نور خورشید به انرژی تبدیل می شود، در روش های متداول فتوسنتز مصنوعی، این میزان به سه درصد می رسد. اما در نمونه اولیه سیستم محققان یولیش در حدود 3.9 درصد از نور خورشید به انرژی تبدیل می شود.
البته این میزان کارآیی به نظر چشمگیر نیست، اما تنها نمونه موجود از فناوری فتوسنتز مصنوعی که در حال حاضر قابلیت تولید تجاری دارد، همین سیستم است و هنوز فضای زیادی برای بهینه سازی این سیستم وجود دارد.
محققان معتقدند امکان افزایش کارآیی این سیستم تا 10 درصد وجود دارد و در صورت استفاده از مواد دارای ساختار پروسکایت، می توان کارآیی سیستم را تا 14 درصد نیز افزایش داد.
به گزارش ایرنا از نیچر،گزارش کامل این تحقیقات در نشریه Nature Communications منتشر شده است.
