หากต้องการรับพลังงานจากดวงอาทิตย์ในตอนกลางคืนหรือในวันที่มีเมฆมาก จำเป็นต้องมีการจัดเก็บ Daniel G. Nocera นักเคมีจากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) กล่าวว่า วิธีการเก็บพลังงานในปัจจุบัน เช่น แบตเตอรี่ ยังไม่สามารถจัดเก็บในปริมาณที่จำเป็นได้ “คุณไม่ต้องการแบตเตอรี่ขนาดใหญ่และหนักที่หนักเป็น 10 เท่าของน้ำหนักรถของคุณ” เขากล่าวNocera กล่าวว่า วิธีแก้ปัญหาอีกวิธีหนึ่งคือวิธีหนึ่งที่มีความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่ามาก ซึ่งอาศัยพันธะเคมี พืชเก็บพลังงานจากดวงอาทิตย์ด้วยวิธีนี้ ขั้นตอนสำคัญในการสังเคราะห์ด้วยแสงคือการแยกน้ำออกเป็นไฮโดรเจนและออกซิเจน พืชปล่อยออกซิเจนและเก็บไฮโดรเจนไว้ในน้ำตาลในที่สุด
Nocera และนักเคมีคนอื่นๆ กำลังทำงานเพื่อทำความเข้าใจ
ดีขึ้นว่าธรรมชาติแยกน้ำอย่างไร เพื่อให้พวกเขาสามารถ “สร้างสิ่งเทียมนอกใบไม้” เขากล่าว ด้วยการพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาที่ผลิตไฮโดรเจนและออกซิเจน นักเคมีสามารถใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อทำลายพันธะในน้ำได้
วิศวกรได้พัฒนาเซลล์เชื้อเพลิงที่รวมไฮโดรเจนและออกซิเจนเพื่อสร้างกระแสไฟฟ้าแล้ว คริสโตเฟอร์ ซี. คัมมินส์ นักเคมีอนินทรีย์จาก MIT กล่าวว่า “สิ่งที่เราสนใจจะทำจริงๆ คือการสร้างเซลล์เชื้อเพลิงที่วิ่งในทิศทางตรงกันข้าม”
ท่ามกลางความท้าทายก็คือน้ำเป็นโมเลกุลที่เสถียรมาก นักเคมีมีความรู้อย่างมากเกี่ยวกับปฏิกิริยาที่พูดตามอุณหพลศาสตร์ คือ เคลื่อนที่ลง ปล่อยความร้อนหรือพลังงานรูปแบบอื่นๆ ขณะที่ดำเนินไป คัมมินส์กล่าว แต่การแยกน้ำนั้นใช้พลังงาน เขาตั้งข้อสังเกตว่ามีความรู้ด้านเคมีไม่เพียงพอเกี่ยวกับปฏิกิริยาขึ้นเขาดังกล่าว
เพื่อสร้างหลักการที่สำคัญต่อการแยกน้ำ กลุ่มของ Nocera
ได้ทำงานร่วมกับโมเลกุลที่ซับซ้อนซึ่งมีรูทีเนียมรวมอยู่ด้วย สารประกอบนี้กระตุ้นการผลิตออกซิเจนจากน้ำ ด้วยกลไกที่มีอยู่ นักเคมีสามารถทดลองสร้างตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยโลหะที่มีอยู่มากมาย เช่น เหล็กหรือแมงกานีส Nocera กล่าว
ทีมของคัมมินส์ได้เริ่มทำงานเกี่ยวกับตัวเร่งปฏิกิริยาที่ผลิตออกซิเจนซึ่งมีแมงกานีสหรือโคบอลต์ นักวิจัยกำลังออกแบบสถาปัตยกรรมรูปแบบใหม่ในตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อส่งเสริมการก่อตัวของพันธะออกซิเจนกับออกซิเจน
อย่างไรก็ตาม เพื่อให้การแยกตัวของน้ำเสร็จสมบูรณ์ ตัวเร่งปฏิกิริยาตัวที่สองจะต้องเริ่มปฏิกิริยาที่ก่อตัวเป็นก๊าซไฮโดรเจน Jonas C. Peters จาก California Institute of Technology และเพื่อนร่วมงานของเขาจะเผยแพร่ผลงานเกี่ยวกับตัวเร่งปฏิกิริยาที่ผลิตไฮโดรเจนซึ่งมีโคบอลต์ในเร็วๆ นี้
ท้ายที่สุดแล้ว นักวิจัยต้องการถ่ายทอดความรู้ใหม่เกี่ยวกับการแยกน้ำลงในอุปกรณ์ แม้ว่าขั้นตอนนี้ของโครงการจะต้องการความเชี่ยวชาญด้านวิศวกรรมและวัสดุศาสตร์ แต่พื้นฐานมีดังนี้ อุปกรณ์จะมีส่วนที่ประกอบด้วยตัวเร่งปฏิกิริยา 2 ส่วน ส่วนแรกสำหรับผลิตออกซิเจน ส่วนอีกส่วนสำหรับผลิตไฮโดรเจน สิ่งกีดขวางระหว่างทั้งสองจะจับแสงอาทิตย์ เช่นเดียวกับที่เซลล์แสงอาทิตย์ทำ เพื่อขับเคลื่อนปฏิกิริยา
การทำงานทางวิทยาศาสตร์ที่อยู่เบื้องหลังการสังเคราะห์ด้วยแสงเทียม “เป็นปัญหาที่ยาก เราไม่ควรคาดหวังให้รถทำงานเร็วขนาดนี้” ปีเตอร์สกล่าว แต่ข่าวดีก็คือ “เรารู้อยู่แล้วว่ามันสามารถทำได้ทางเคมี เพราะพืชทำ”
แนะนำ : ข่าวดารา | กัญชา | เกมส์มือถือ | เกมส์ฟีฟาย | สัตว์เลี้ยง
