Păduri în miniatură

Cercetătorii scufundă şi iluminează electrozii unui nano-arbore pentru le măsura capacitatea de a genera electricitate. Foto: Joshua Knoff

 

Hidrogenul e considerat una dintre cele mai sustenabile şi mai curate surse de energie, unul din motoarele unui viitor alternativ. Însă deocamdată, aproximativ 95% din cantitatea de hidrogen este produsă folosind combustibili fosili şi biomasă. Unde găsim hidrogen „curat”?

Text: Alexandra Popescu

O echipă de ingineri electricieni de la Universitatea California, San Diego, încearcă să răspundă la această întrebare. Ei au construit o nano-pădure care generează hidrogen prin descompunerea apei cu ajutorul energiei provenite de la Soare – mai bine zis, prin fotoelectroliza apei. Unul din principalele avantaje ale separării fotoelectrochimice a oxigenului de hidrogen este lipsa emisiilor gazelor cu efect de seră, nivelul amprentei de carbon fiind un criteriu esenţial pentru promovarea energiilor regenerabile.
Sârme nanometrice din siliciu şi oxid de zinc se îmbină într-o reţea arborescentă capabilă să capteze eficient energia solară. „Structura verticală a copacilor captează şi absoarbe lumina, asemenea fotoreceptorilor din retina umană; suprafeţele plate doar o reflectă”, explică Deli Wang, profesor de Inginerie Electrică şi Computerizată la Universitatea din San Diego.
Aşa că echipa lui Wang a hotărat să urmeze calea biomimetismului, inspirându-se din mecanismele eficiente ale naturii pentru a produce hidrogen pe scară largă – şi asta tocmai pentru a mai atenua presiunile umanităţii asupra naturii însăşi.

Imaginea la microscop a nano-pădurii. Foto: Wang Research Group

Fotoelectrodul ramificat oferă o absorbţie îmbunătăţită a luminii, în timp ce combinaţia materialelor semiconductoare furnizează o cantitate mai ridicată de electricitate. „Structura maximizează cantitatea de hidrogen degajată de proces. De exemplu, într-un vas cu apă care fierbe, bulele de gaz trebuie să se mărească ca să iasă la suprafaţă. Datorită acestei structuri nanometrice, bulele minuscule de hidrogen pot fi colectate mult mai rapid. În plus, aria unde au loc reacţiile chimice e de cel puţin 400.000 de ori mai mare decat în cazul suprafeţelor plate” spune Ke Sun, liderul proiectului.
Articolul apărut recent în revista Nanoscale prezintă noua tehnologie ca fiind una „low-cost”, ea bazându-se în principal pe apă, lumină şi metale semi-conductoare abundente şi deloc costisitoare, precum siliciul; în viitor, într-o arenă a energiilor regenerabile foarte competitivă, asta ar putea deveni un avantaj major.
Eficienţa generării hidrogenului, precum şi îmbunătăţirea rezistenţei nanocelulelor solare la condiţiile variabile de mediu răman unele din cele mai mari obstacole cu care se confruntă cercetătorii.
Nano-pădurea reprezintă doar un pas dintr-un plan mult mai măreţ: replicarea artificială a procesului de fotosinteză. Echipa lui Wang vrea să imite acest fenomen pentru a capta dioxidul de carbon din atmosferă, reducând emisiile de carbon şi pentru a-l converti ulterior în hidrocarburi. „Sperăm ca în viitorul apropiat nano-arborele nostru să devină parte a unui mecanism care funcţionează ca un copac adevărat.”

 



Be the first to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*