Ученые впервые провели искусственный фотосинтез

Американским химикам впервые удалось воспроизвести энергетически эффективный процесс фотосинтеза в лабораторных условиях.

Это открытие может произвести революцию в использовании солнечной энергии, а в будущем позволит компенсировать использование невозобновляемых ресурсов.

Дэниел Носера (Daniel Nocera) и Мэтью Кэнан (Matthew Kanan) из Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology) обнаружили "простой и недорогой" способ разделения воды на кислород и водород. Эта реакция, в свою очередь, питается от солнечных батарей.

Именно таким образом и происходит фотосинтез в природе, когда клетки растений накапливают солнечную энергию в виде углеводов (прежде всего глюкозы).

Но это конечный результат, а начинается процесс с преобразования воды и углекислого газа в кислород и "свободные" протоны, электроны - посредством хлорофилла.

Такие комплексы называются фотосистемами, и у растений их две. Когда фотон сталкивается с молекулами фотосистемы, происходят две химические реакции: молекула хлорофилла теряет два электрона, а молекула воды (поступающей из корневой системы) расщепляется.

Несмотря на то что фотосинтез детально изучен и описан, реализовать на практике эту реакцию не так просто. Одна из основных проблем - отсутствие катализатора, необходимого для эффективного электролиза воды.

Носера и Кэнан нашли свой способ ускорить реакцию.

Электрод из оксидов индия и олова помещают в раствор, содержащий ионы кобальта и фосфат калия. К нему подводят ток от солнечной батареи - образуется катализатор.

Он, свою очередь, способствует разделению воды на составные элементы - O2 и свободные ионы водорода. Эти ионы оседают на втором электроде (покрытом платиной), где образуется газ H2.

Соответственно, свободные водород и кислород могут подводиться к некому "топливному элементу", где из них вырабатывается электричество.

Катализатор в ходе реакции теряет свои свойства, но потом самовостанавливается. То есть процесс циклический - как в природе.

По мнению Носера, использования дорогой платины на втором электроде удастся в будущем избежать путем создания некой мембранной структуры вокруг фотоэлемента.