1st Δεκέμβριος 2020

ScienceLab.Gr

Science Communication

Υδρογόνο: παραγωγή με τεχνητή φωτοσύνθεση

φωτοσύνθεση υδρογόνο ScienceLab.gr

Το πρόβλημα των καυσίμων εξακολουθεί και είναι οξύ. Το πετρέλαιο, το κάρβουνο και το φυσικό αέριο αρχίζουν να λιγοστεύουν και είναι ήδη ακριβά. Επιπλέον επιβαρύνουν δυσανάλογα το περιβάλλον. Το ιδανικό θα είναι ένα καύσιμο που “ποτέ δεν θα τελειώνει” και κατά την χρήση του δεν θα μολύνει την ατμόσφαιρα. Ένα τέτοιο καύσιμο είναι το υδρογόνο2). Από πρώτη όψη αυτό μπορεί να παράγεται με ηλεκτρόλυση νερού. Όμως, η απαιτούμενη για την ηλεκτρόλυση ενέργεια είναι μεγαλύτερη από εκείνη που θα παίρνουμε από την καύση του Η2.

Το φυσικό “εργοστάσιο” παραγωγής υδρογόνου

Η φύση όμως μας έχει προμηθεύσει το “εργοστάσιο” για την παραγωγή του Η2. Το χημικό αυτό εργοστάσιο υπάρχει ακόμα και σε κάθε αυλή των σπιτιών. Και αυτό δεν είναι άλλο από τα πράσινα φύλλα των φυτών και η διαδικασία είναι η πιο ζωογόνα οξειδοαναγωγική αντίδραση, η φωτοσύνθεση. Με αυτήν  παράγονται  γλυκόζη, κυτταρίνη και  άμυλο, αποθηκεύοντας την ηλιακή ενέργεια σαν μελλοντικό καύσιμο, το ξύλο.

Αυτή την λογική προσπαθούν οι επιστήμονες να την υλοποιήσουν και να παράγουν Η2 από ηλεκτρόλυση νερού με μόνη πηγή ενέργειας το ηλιακό φως. Αυτό το προσπαθούν με τα λεγόμενα  φωτοηλεκτροχημικά στοιχεία τα οποία είναι ηλεκτρολυτικά στοιχεία τα οποία πραγματοποιούν την αντίδραση Η2Ο -> Η2 + 1/2Ο2 χρησιμοποιώντας το ηλιακό φως. Προσέξτε, αυτά διαφέρουν από τα φωτοβολταϊκά στοιχεία τα οποία μετατρέπουν το ηλιακό φως απευθείας σε ροή ηλεκτρονίων (ρεύμα). Αυτά όπως είπαμε παράγουν Η2 το οποίο θα χρησιμοποιηθεί σαν καύσιμο.

Μίμηση της φύσης

Οι συσκευές αυτές σαν άνοδο χρησιμοποιούν ημιαγωγούς και σαν κάθοδο αδρανή μέταλλα, όπως π.χ. λευκόχρυσο. Η απόδοση των φωτοηλεκτροχημικών στοιχείων φτάνει το 10%, ενώ εκείνη της φωτοσύνθεσης μόλις το 3%. Η απόδοση αυτή μπορεί να αυξηθεί με τη χρήση ορισμένων χρωστικών οι οποίες απορροφούν έντονα την ηλιακή ακτινοβολία. Για ακόμα μια φορά η επιστήμη αντιγράφει την φύση, διότι μην ξεχνάτε ότι στα πράσινα φύλλα υπάρχει η  χλωροφύλλη η οποία απορροφά το κόκκινο και το μπλε από τα μήκη κύματος του ηλιακού φωτός.