Sciencemag.cz
Doporučujeme
Nejjednodušší způsob získávání vodíku je fotolýza vody, tedy umělá verze prvního kroku fotosyntézy. Samozřejmě lze postupovat ve dvou krocích, přeměnou sluneční energie na elektřinu a vodu pak rozkládat elektrolýzou, ale žádná z konverzí energie nemá 100% účinnost, takže obecně je efektivnější postup s co nejméně přeměnami.
Na Vídeňské technické univerzitě nyní navrhli systém v následující podobě. Drobné anorganické klastry sestávající pouze z malého počtu atomů jsou ukotveny na povrchu nosných struktur pohlcujících světlo, jako je oxid titaničitý. Klastry zodpovědné za oxidaci kyslíku jsou tvořeny kobaltem, wolframem a kyslíkem, molekuly vodíku vznikají na klastrech ze síry a molybdenu.
Sluneční energii absorbuje oxid titaničitý, na něm vznikají i volně se pohybující náboje (elektrony i díry) a ty jsou předávány dále pro vlastní elektrochemické reakce.
Na rozdíl od jiných systémů tohoto typu, které využívají nanočástice s ne zcela přesně definovaným složením a vlastnostmi, mají klastry v tomto případě přesně danou chemickou strukturu, připravovanou atom po atomu. Postup by proto měl být dobře reprodukovatelný a také by se jeho průběh měl dát přesně do detailu popsat (při jiných přístupech se stává, že fotolýza funguje, ale neví se přesně proč, při pokusu experiment zopakovat se pak výsledky nedostavují atd.).
V dlouhodobém horizontu by se tato metoda mohla využít i k výrobě složitějších molekul pomocí nějaké formy umělé fotosyntézy; redukcí oxidu uhličitého vodíkem by se takto daly syntetizovat různorodé organické látky, nejenom ty, které takto vznikají v přírodě (poznámka: ono to při přírodní fotosyntéze není tak, že by vznikala přímo glukóza, to jen vypadá ze souhrnné reakce; proces je mnohastupňový, vlastní fixace CO2 probíhá např. při C3 cyklu tak, že z pětiuhlíkové sloučeniny a oxidu uhličitého vzniknou 2 molekuly tříuhlíkové).
Samar Batool et al, Surface Anchoring and Active Sites of [Mo3S13]2– Clusters as Co-Catalysts for Photocatalytic Hydrogen Evolution, ACS Catalysis (2022). DOI: 10.1021/acscatal.2c00972
Sreejith P. Nandan et al, Immobilization of a [CoIIICoII(H2O)W11O39]7– Polyoxoanion for the Photocatalytic Oxygen Evolution Reaction, ACS Materials Au (2022). DOI: 10.1021/acsmaterialsau.2c00025
Zdroj: Vienna University of Technology / Phys.org
