Kunstig fotosyntese kan producere brint af sollys og vand

Forskere ved Pensylvania State University og Arizona State University har udviklet en fotosyntetisk proces, som udvinder brint direkte fra almindeligt vand og sollys.

Metodens efterligner naturens fotosyntese, som får planter til at gro, dog med røde farvestoffer i stedet for naturens grønne klorofyl. Rødt farvestof opsuger nemlig blåt lys, som rummer mest energi.

Der er tale om en tidlig demonstrationsmodel, som kun udnytter 0,3 procent af sollysets energi. Men i naturens fotosyntese er effektiviteten heller ikke høj, mellem 1-3 procent. Forskerne mener, det er muligt at forbedre processen, så effektiviteten når helt op omkring 10 procent.

Projektholdet, der ledes af professor i materialekemi og -fysik Thomas E. Mallouk og ph.d. Justin Youngblood, har fremstillet en katalysator, som aktiverer elektroner i det røde farvestof. Med katalysatorens hjælp splitter farvestoffet vandmolekylet i brint og ilt.

For at undgå, at den frigivne brint med det samme går i forbindelse med den frigivne ilt, er katalysatoren kun påført en anode, som føres ned i en saltopløsning.

En katode med en mere almindelig platinbelægning føres ned i den anden ende af saltbadet, og så skal sollyset blot skinne på anoden og sætte spaltningsprocessen i gang.

Foreløbig virker det kun næsten af sig selv. For det kræver en elektrisk spænding på 1,23 Volt at spalte vand, og det er en lille smule mere, end demonstrationsmodellen kan præstere. Forskerne var nødt til at supplere med 0,3 Volt for at få processen i gang.

Anoden, som gør den kunstige fotosyntese mulig, består af klynger af røde, ruthenium-baserede farvemolekyler omkring en ekstremt tynd iridiumoxyd-katalysator. Tykkelsen er omkring to nanometer.

»Hvert iridiumatom kan fuldføre en iltning af et vandmolekyle cirka 50 gange i sekundet,« fortæller Thomas E. Mallouk.

Forskerne vil nu prøve, om de kan effektivisere processen. Det kunne for eksempel være ved at ændre anodens facon, så den får mere sollys på det aktive område.

Dokumentation

Pressemeddelelse fra Penn State University