Technologia paliwa słonecznego na bazie nowoczesnych materiałów
Pierwszym krokiem w produkcji paliwa słonecznego, będącego alternatywą dla paliw kopalnych, jest produkcja syngazu (składającego się głównie z wodoru (H2) i tlenku węgla) z wody i światła słonecznego. Obecnie trwają poszukiwania doskonalszych katalizatorów i materiałów absorbujących światło w celu stworzenia wydajnego fotosyntezatora o odpowiedniej skali użyteczności. Idealnym rozwiązaniem byłoby zastosowanie katalizatorów wykonanych nie z metali szlachetnych, lecz z metali występujących powszechnie w skorupie ziemskiej oraz tanich materiałów skutecznie absorbujących światło z całego widma słonecznego. W ramach finansowanego ze środków UE projektu CO2SF (Solar fuel chemistry: Design and development of novel Earth-abundant metal complexes for the photocatalytic reduction of carbon dioxide) badano dwa niemetaliczne materiały absorbujące światło w połączeniu z katalizatorem niklowym rozpuszczalnym w wodzie i enzymem uwodorniającym. Jako pierwszy zbadano azotek węgla — nietoksyczny i tani materiał na bazie węgla, wytwarzany w procesie kondensacji melaminy. Badania wykazały, że jest to materiał bardzo stabilny, który pozostaje aktywny znacznie dłużej niż inne znane fotosensybilizatory i ulega fotowybieleniu lub degradacji po długim okresie napromieniowania. Drugim materiałem były węglowe kropki kwantowe syntetyzowane z kwasu cytrynowego — popularnego i taniego oraz nietoksycznego materiału wyjściowego. Materiał aktywnie absorbował światło, a mierzalna produkcja H2 odbywała się nawet w warunkach napromieniowania światłem widzialnym. Wykorzystanie enzymów uwodorniających jako elementu katalizatora było podejściem nowatorskim, które dostarczyło naukowcom cennej wiedzy na temat ich aktywności i mechanizmu działania. Wyniki badań zostały omówione w czterech publikacjach w prestiżowych czasopismach naukowych, a prace nad dotychczasowymi ustaleniami projektu są kontynuowane w ramach kilku nowym przedsięwzięć badawczych. Projekt utorował drogę do rozwoju technologii paliwa słonecznego. Z czasem ten sposób pozyskiwania, konwersji i magazynowania energii słonecznej pomoże naukowcom w opracowaniu bezemisyjnych źródeł energii.
Słowa kluczowe
Paliwo słoneczne, syngaz, węgiel, katalizatory, materiały pochłaniające światło, metale występujące w skorupie ziemskiej, CO2SF
