Hver time mætter solen jorden med mere energi, end mennesker bruger på et år. At udnytte noget af denne energi til at imødekomme den globale efterspørgsel er blevet en stor udfordring, hvor verden er klar til at fordoble sit energiforbrug på kun tredive år.
I en ny undersøgelse tager forskere ved Biodesign Center for Applied Structural Discovery (CASD) og ASU's School of Molecular Sciences en side fra Natures lektionsbog. Inspireret af den måde, planter og andre fotosyntetiske organismer indsamler og bruger solens stråleenergi på, håber de at udvikle teknologier, der høster sollys og lagrer det som kulstoffrit eller kulstofneutr alt brændstof.
"Denne artikel beskriver en generel, men nyttig strategi til bedre forståelse af katalysatorernes rolle i nye teknologier til at konvertere sollys til brændstoffer," siger den tilsvarende forfatter Gary Moore.
Undersøgelsen vises i det aktuelle nummer af American Chemical Society (ACS) tidsskrift Applied Energy Materials.
På trods af fremskridt inden for solpanelteknologier er deres begrænsninger tydelige. Forskere vil gerne opbevare akkumuleret energi fra solen i en koncentreret form, så den kan bruges, når og hvor der er brug for det. Katalysatorer - materialer, der virker til at fremskynde den hastighed, hvormed kemiske reaktioner opstår - er en kritisk ingrediens til at høste sollys og lagre det som brændstoffer gennem en proces kendt som fotoelektrosyntese.
Som forfatterne viser, er effektiviteten af katalysatorer imidlertid kritisk afhængig af, hvordan de bruges i nye grønne teknologier. Målet er at maksimere energieffektiviteten og, hvor det er muligt, at gøre brug af jordrige elementer.
Ifølge Brian Wadsworth, forsker i CASD-centret og hovedforfatter af det nye studie, kan en mindre-er-mere tilgang til katalysatorer forbedre ydeevnen af fotoelektrosyntetiske enheder:
"Der er en traditionel opfattelse af, at relativt høje belastninger af katalysator er gavnlige for at maksimere reaktionshastighederne og relaterede ydeevne af katalytiske materialer," siger Wadsworth. "Denne designstrategi bør dog ikke altid implementeres i samlinger, der involverer indfangning og omdannelse af solenergi, da relativt tykke katalysatorlag kan hæmme ydeevnen ved at afskærme sollys fra at nå et underliggende lysabsorberende materiale og/eller forværre akkumulering af katalytisk aktive stater."
Den nye forskning giver en ramme for bedre forståelse af katalytisk ydeevne i solenergi-brændstofenheder og viser vejen til yderligere opdagelser.
