Nowe materiały zwiększające produkcję wodoru

Coraz większa liczba ludności na Ziemi oznacza coraz większe zapotrzebowanie na energię, a tym samym również wzrost emisji dwutlenku węgla (CO2) w wyniku spalania coraz większych ilości paliw kopalnych. Jedynym sposobem na przerwanie tego niezrównoważonego cyklu jest wykorzystanie nieograniczonego źródła energii, jakim jest światło słoneczne.


Sztuczna fotosynteza może być realnym sposobem pozyskiwania energii, choć obecne prace badawcze i rozwojowe są jeszcze w powijakach. Skonstruowanie mechanizmów cząsteczkowych naśladujących sposób, w jaki rośliny uzyskują tlen z rozkładu wody i zamieniają dwutlenek węgla w glukozę, niesie poważne wyzwania. Protony powstające podczas rozkładu wody mogą posłużyć do produkcji wodoru.


Naukowcy zainicjowali finansowany ze środków UE projekt "Photocatalytic cluster complexes for artificial photosynthesis applications" (PCAP) z myślą o stworzeniu związków metali, które mogłyby posłużyć za katalizatory w ogniwach słonecznych.


Precyzyjnie kontrolując reagenty i jony metali, naukowcy stworzyli kilka grup manganowo-wapiennych i zbadali ich struktury krystaliczne. Szczególnie ciekawa okazała się struktura przypominająca pręciki z jonów wapnia przybrane związkami manganu. Poza jonami manganu badano też jony wielu innych metali przejściowych, poddając je testom w obecności polimerów koordynujących zbudowanych z ligandów kwasu karboksylowego. Zebrano struktury krystaliczne kilku związków, stwierdzając w nich przestrzenie wypełnione wodą i puste przestrzenie do sorpcji gazów.


Ponieważ do aktywacji małych cząsteczek szczególnie dobrze nadają się układy cząsteczkowe o dużej aktywności redoks, naukowcy przygotowali związki porfiryny i ligandy na bazie terpirydyny. Choć z punktu widzenia zastosowań w ogniwach słonecznych skuteczność pochodnej ferrocenylowo-porfirynowej była niska, szczegółowe badania ujawniły szybkie gaszenie stanu wzbudzonego w uzyskanym układzie.


Prace projektu PCAP utorowały drogę do produkcji wodoru z użyciem światła słonecznego i wody. W ramach programu wymiany badacze odwiedzili Rumunię i Zjednoczone Królestwo, a w przyszłości planowane są wizyty w Mołdawii. Również ten aspekt projektu okazał się kluczowy dla osiągnięcia wyznaczonych celów. Działania upowszechniające objęły seminaria, spotkania i wymiany.