Ученые добились рекордной эффективности процесса искусственного фотосинтеза

Процесс искусственного фотосинтеза всегда являлся чем-то вроде "священного Грааля" для исследователей, разрабатывающих технологии получения солнечной энергии. Именно поэтому многие группы ученых ведут разработку различных катализаторов, расщепляющих молекулы воды под воздействием солнечного света. На этот раз особо отличилась группа ученых из шведского Королевского Технологического института KTH, которые так же разработали состав катализатора, эффективно расщепляющего молекулы воды.

Но сенсация здесь заключается не только в очередном методе создания химической реакции, что уже неоднократно было достигнуто в лабораторных условиях. В данном случае, новый катализатор, разработанный шведскими учеными, имеет очень высокий коэффициент эффективности, вплотную приближающийся к аналогичным показателям процессов естественного фотосинтеза.

В естественных условиях процесс фотосинтеза обеспечивает "ломку" порядка 400 молекул воды в секунду на одну условную единицу площади катализатора. Но когда аналогичный процесс пытаются воспроизвести в искусственных лабораторных условиях коэффициент эффективности падает сразу в сотни раз по сравнению с эффективностью естественного процесса. Именно низкая эффективность до настоящего времени сдерживала широкое распространение технологий фотосинтеза в "солнечной" энергетике, несмотря на то, что существуют процессы прямого получения водорода из воды методом фотосинтеза.

Новый катализатор, обеспечивающий высокую эффективность преобразования солнечной энергии в химическую энергию, имеет весьма сложное молекулярное строение. Основой его являются молекулы бипиридин-дикарбоновой кислоты (bipyridine dicarboxylic acid), в которые был искусственно внедрен атом металла рутения, а для увеличения эффективности катализатора к полученной молекуле были "пристыкованы" молекулы изохинолина. Полученный катализатор демонстрирует эффективность, равную расщеплению 300 молекул воды в секунду на одну условную единицу площади катализатора, в то время как показатель естественных процессов находится в диапазоне от 100 до 400 молекул в секунду.

Стоит отметить, что благодаря такой высокой эффективности этого катализатора и новых катализаторов, созданных на его основе, позволят процессам получения "солнечной" энергии и "солнечного" топлива всерьез конкурировать с использованием ископаемого топлива буквально уже через несколько лет.