Forskare skapar första praktiska konstgjorda blad som producerar kraft genom fotosyntes

Alla Nyheter

Foto av Sun StarForskare tillkännagav att de har uppnått en av 'Holy Grails of science' genom att skapa världens första praktiska fotosyntesapparat, ett konstgjort blad av spelkortsstorlek som kan användas för att efterlikna processen som gröna växter använder för att omvandla solljus och vatten till energi.

Den fotosyntetiska prylen, som presenterades vid ett American Chemical Society-möte den 27 mars, använder solljus för att dela upp vattenmolekyler i syre och väte och är enligt uppgift 10 gånger effektivare än ett naturligt blad. Beskrivna som milstolpar i strävan efter hållbar energi, säger forskare att det kommer att revolutionera kraftlagring, särskilt i avlägsna områden som för närvarande inte har elektricitet.


'Vi tror att vi har gjort det', säger Daniel Nocera, Ph.D., som ledde forskargruppen. ”Det konstgjorda bladet visar särskilt lovande som en billig energikälla. Vårt mål är att göra varje hem sitt eget kraftverk. ”

Placerad i en liter vatten i starkt solljus kan enheten producera tillräckligt med el för att förse ett hus i ett utvecklingsland med elektricitet under en dag, sa Nocera. Det gör det genom att dela upp vatten i dess två komponenter, väte och syre. Vätgas och syrgas kommer att lagras i en bränslecell, som använder dessa två material för att producera elektricitet, som ligger antingen ovanpå huset eller bredvid det.

Även om de är en inspirerande modell för utvecklingen av denna nya genre av solceller, har enheten ingen likhet med naturliga löv på ekar eller lönn. Samma form, men tunnare än ett spelkort, är enheten utformad av kisel, elektronik och katalysatorer, ämnen som påskyndar kemiska reaktioner som annars bara skulle inträffa långsamt.

Just nu är Noceras blad ungefär tio gånger effektivare att utföra fotosyntes än ett naturligt blad. Han är dock optimistisk att han kan öka effektiviteten hos det konstgjorda bladet mycket högre i framtiden.


Nocera, som är vid Massachusetts Institute of Technology, påpekar att det ”artificiella bladet” inte är ett nytt koncept. Det första konstgjorda bladet utvecklades för mer än ett decennium sedan av John Turner från U.S.National Renewable Energy Laboratory i Boulder, Colorado. Trots att det var mycket effektivt att utföra fotosyntes var Turners enhet opraktisk för bredare användning, eftersom den bestod av sällsynta, dyra metaller och var mycket instabil - med en livslängd på knappt en dag.

Noceras nya blad löser dessa problem. Den är tillverkad av billiga material som är allmänt tillgängliga, fungerar under enkla förhållanden och är mycket stabila. I laboratoriestudier visade han att en konstgjord bladprototyp kunde fungera kontinuerligt i minst 45 timmar utan att aktivitet minskade.


Nyckeln till detta genombrott är Noceras senaste upptäckt av flera kraftfulla nya, billiga katalysatorer, tillverkade av nickel och kobolt, som effektivt kan dela vatten i dess två komponenter, väte och syre, under enkla förhållanden.

'Naturen drivs av fotosyntes, och jag tror att den framtida världen kommer att drivas av fotosyntes också i form av detta konstgjorda blad', säger Nocera, en kemist vid Massachusetts Institute of Technology i Cambridge, Mass.

Nocera erkänner finansiering från The National Science Foundation och Chesonis Family Foundation.

Foto av Sun Star - Tack till Dylan Grant för att skicka in berättelseidén!