In cadrul celei de-a 24-a editii a Intalnirii si Expozitiei Nationale a Societatii Americane de Chimie, Dr. Nocera a descris progresele recente in ceea ce priveste “frunza artificiala” – asa cum sunt capacitatea de auto-vindecare si folosirea materialelor mai simple si mai ieftine pentru productia in masa a device-ului.
O alta caracteristica inovatoare a fost adaugata primei “frunze artificiale” practice din lume, facand ca acest device sa fie si mai potrivit pentru furnizarea de electricitate catre locuitorii tarilor in curs de dezvoltare, precum si catre cei care locuiesc in zone izolate, informeaza oamenii de stiinta. Acest lucru ii da frunzei capacitatea de a se auto-vindeca, ce apare in timpul productiei de energie.
Daniel G. Nocera, Ph. D, a descris aceasta evolutie in cadrul Cursului pentru Inovatii in Chimie de la Fundatia Kavli, la cea de-a 24-a editie a Intalnirii si Expozitiei Nationale a Societatii Americane de Chimie, cea mai mare societate stiintifica din lume.
Nocera, conducatorul echipei de cercetare, a explicat ca “frunza” imita capacitatea frunzelor reale de a produce energie din razele solare si din apa. Device-ul, insa, este de fapt un strat simplu de silicon acoperit de catalizatori, mai degraba decat o reproducere complicata a mecanismului de fotosinteza al frunzelor reale.
Cufundati intr-un vas cu apa si expusi razelor solare, catalizatorii de pe suprafata frunzei artificiale descompun apa in hidrogen si oxigen, gaze ce pot fi apoi colectate si utilizate ca si combustibili pentru a produce electricitate in celule de combustie (fuel cells).
“In mod surprinzator, unii dintre catalizatorii pe care i-am dezvoltat pentru utilizarea pe dispozitivul numit frunza artificiala chiar se vindeca singuri” a spus Nocera, adaugand ca sunt un fel de “catalizatori vii”. Aceasta este o inovatie importanta ce reduce din ingrijorarile privind utilizarea initiala a frunzei in tarile in curs de dezvoltare si in alte zone izolate”.
Nocera a explicat ca primele destinatii ale frunzei artificiale vor tine probabil de furnizarea de electricitate “personalizata” pentru locuintele individuale din zonele in care lipsesc punctele de generare a energiei electrice traditionale si cablurile electrice. Mai putin de un litru de apa potabila, de exemplu, va fi de ajuns pentru a furniza aproximativ 100 de wati de electricitate 24 de ore pe zi.
Daca variantele anterioare ale frunzei artificiale necesitau apa pura, pentru ca bacteriile formau un biofilm pe suprafata frunzei oprind productia, progresele privitoare la frunza artificiala au ajuns intr-un punct extrem de interesant. Astfel, “auto-vindecarea permite frunzei artificiale sa functioneze si in conditiile unei ape cu impuritati, contaminata cu bacterii, asa cum o gasim in natura” explica Nocera. “Am descoperit un mod in care sa ajustam conditiile, in asa fel incat bacteriile sa nu mai beneficieze de suprafata fina de care au nevoie pentru a forma un biofilm pe frunza. In aceasta situatie, catalizatorii se pot vindeca si se pot reintegra in ansamblu”.
Nocera a spus ca aproximativ 3 miliarde de persoane traiesc in acest moment in zone lipsite de acces la mijloace traditionale de producere a electricitatii si la sisteme de distributie. In plus, aceasta populatie se va mari cu cateva miliarde in deceniile urmatoare. Aproximativ 1 miliard de persoane din tarile in curs de dezvoltare nu au acces la apa curata. Exista, asadar, o nevoie clara pentru un device simplu – asa cum este frunza artificiala – care sa fie compatibil cu conditiile locale.
“Este ca si cum ai furniza energie fast-food” a remarcat el. “Suntem interesati sa facem un numar mare de unitati ieftine, care e posibil sa nu fie cele mai eficiente, dar care isi fac treaba! Este ca si cum ai trece de la computere uriase mainframe la un laptop personal. Aceasta este, de fapt, energia personalizata!”.
Frunza artificiala versus device-uri anterioare
Device-urile anterioare de acest tip foloseau metale rare si scumpe, implicau retele complicate, iar procesul lor de fabricare era unul foarte costisitor. In schimb, frunza artificiala a lui Nocera este realizata cu materiale ieftine, are un design simplu, iar productia sa in masa ar fi una ieftina.
Mai mult decat atat, frunza este o solutie mai avantajoasa decat panourile solare, care sunt costisitoare si produc energie numai de-a lungul zilei. In schimb, hidrogenul si oxigenul generate de frunza pot fi stocate si folosite noaptea.
“Foarte multe persoane concep device-uri complicate si scumpe de producere a energiei, dificil de adoptat la scara larga. Al nostru, insa, este simplu, mai putin scump si in plus chiar functioneaza!” sustine Nocera, care este convins ca odata cu aceasta inovatie au reusit sa aduca o schimbare in acest domeniu.
Printre prioritatile ce tin de dezvoltarea pe mai departe a device-ului, echipa lui Nocera isi propune sa integreze frunza artificiala in tehnologia pentru transformarea hidrogenului intr-un combustibil lichid care poate alimenta generatoare portabile electrice traditionale sau chiar masini.
Nocera a confirmat finantarea cercetarii de catre Fundatia Nationala pentru Stiinta, Departamentul pentru Energie si Biroul de Cercetare Stiintifica al Fortelor Aeriene.
Sursa: https://scitechdaily.com/artificial-leaf-self-heals-and-produces-energy-from-dirty-water/
Foto: freepik
