Според някои оценки количеството слънчева енергия, достигащо повърхността на Земята за една година, е по-голямо от сумата на цялата енергия, която някога бихме могли да произведем, използвайки невъзобновяеми ресурси.
Технологията, необходима за преобразуване на слънчевата светлина в електричество се развива бързо, но неефективността при съхранението и разпределението на тази мощност остава важен проблем, което прави слънчевата енергия непрактична в голям мащаб. Въпреки това, пробив на изследователи от колежа и висшето училище по изкуства и науки на UVA, в Калифорнийския технологичен институт, би могъл да премахне критична пречка от процеса – откритие, което представлява гигантски крачка към бъдещето ни с чиста енергия.
Един от начините да се използва слънчевата енергия е за разделяне на водните молекули на кислород и водород. Водородът, получен в процеса, се съхранява като гориво във форма, която може да се прехвърля от едно място на друго и да се използва за генериране на енергия, когато има нужда от нея. За разделяне на водните молекули на съставните им части е необходим катализатор, но каталитичните материали, използвани до момента в процеса, известен също като реакция на отделяне на кислород, не са достатъчно ефективни, за да направят процеса практичен.
Използвайки иновативна химическа стратегия, разработена в UVA, екип от изследователи, ръководени от професорите по химия Сен Жанг и Т. Брент Гюно, са създали нов катализатор, използващ елементите кобалт и титан. Предимството на тези елементи е, че те са много по-разпространени в природата от други често използвани каталитични материали, съдържащи благородни метали като иридий или рутений.
„Новият процес включва създаване на активни каталитични центрове на атомно ниво, на повърхността на нанокристали от титанов оксид, техника, която произвежда траен каталитичен материал, който е добър за задействане на реакцията на отделяне на кислород“, споделя Жанг. „Новите подходи за ефективни катализатори за реакция на отделяне на кислород и засиленото фундаментално разбиране за тях са ключови за възможния преход към мащабно използване на възобновяема слънчева енергия. Тази работа е идеален пример за оптимизиране на ефективността на катализатора за чиста енергийна технология чрез настройка на наноматериали.“
„Преди няколко години UVA се присъедини към консорциума MAXNET Energy, състоящ се от осем института Max Planck (Германия), UVA и Университета Кардиф (Великобритания), които обединиха международни усилия за съвместна дейност, фокусирана върху електрокаталитичното окисляване на водата. MAXNET Energy беше основата за настоящите съвместни усилия между моята група и лабораторията в Джанг, което беше и продължава да бъде плодотворно сътрудничество“, казва от своя страна и Гюно.
Изследователският екип се възползва и от помощта на Националната лаборатория Аргон и Националната лаборатория „Лорънс Бъркли“ и техните съвременни съоръжения за синхротронна рентгенова абсорбционна спектроскопия, използващи радиация за изследване на структурата на материята на атомно ниво. Установено е, че катализаторът има добре дефинирана повърхностна структура, която позволява на учените ясно да видят как той се развива по време на реакцията на отделяне на кислород и им позволява да оценят точно неговите характеристики.
„Тази работа е чудесен пример за екипните усилия на UVA и други изследователи за работа в посока чиста енергия и вълнуващите открития, произтичащи от тези интердисциплинарни сътрудничества“, допълва Джил Вентън, шеф на катедрата по химия на UVA.
***
По Sciencedaily.com, превод Георги Бурнаски
