Our website does not support Internet Explorer.

To get the best experience on our website and of our content, please use a more modern browser like Edge, Chrome, Safari or similar.

Auringon valo loistaa puiden latvusten välistä

Tutkijat säilöivät Auringon energiaa suoraan polttoaineeseen

Fotosynteesi on luonnossa ehtymättömän energian lähde. Nyt tutkijat ovat löytäneet uuden tavan jäljitellä kasvien tapaa tuottaa energiaa: tavan, jolla voidaan valmistaa vihreää polttoainetta pelkästään Auringon avulla.

Shutterstock

Tutkijat ovat vuosia tehneet töitä pystyäkseen jäljittelemään kasvien kykyä muuntaa auringonvaloa energiaksi fotosynteesillä, koska se olisi valtava läpimurto, todellinen vihreä käänne energiatekniikassa.

Nyt Cambridgen huippuyliopistossa Britanniassa on löydetty tähän mennessä paras ratkaisu ongelmaan.

Uusi keksintö on niin sanottu "fotoarkki”, joka tuottaa hiilidioksidista, vedestä ja auringonvalosta happea ja muurahaishappoa. Muurahaishappo soveltuu polttoaineeksi, ja sitä on helppo varastoida.

Tohtori Qian Wang esittelee fotoarkkia kameralle

Fotoarkin prototyyppi on kooltaan vain neljä kertaa viisi senttimetriä, mutta siitä voidaan tutkijoiden mukaan helposti valmistaa useiden neliömetrien laajuisia versioita ja se soveltuu siksi aurinkopuistoihin ja muihin isoihin järjestelmiin.

© Cambridge University

Muurahaishappoa voidaan käyttää sellaisenaankin polttoaineena. Se on nestemäistä ja sitä on helppoa säilyttää ja kuljettaa, mutta koska se sisältää vetyä, sitä voidaan myös muuntaa vetykaasuksi, joka sopii vaikkapa vetyautojen polttokennoihin.

Jäljittelee luonnon fotosynteesiä

Tavallisessa fotosynteesissä tapahtuu yksinkertaistetusti niin, että kasvi muuntaa auringonvalon energian, ilman hiilidioksidin ja maasta saadun veden hapeksi ja kemialliseksi energiaksi, joka varastoituu kasviin hiilihydraateista koostuvana biomassana eli sokereina.

Fotoarkki toimii lähes samalla tavalla, mutta sen tuottama kemiallinen energia varastoituu hiilihydraattien sijaan muurahaishappoon.

Fotoarkki koostuu 20 neliösenttimetrin kultalevystä, joka on pinnoitettu tietynlaisella jauheella. Pinnoite toimii fotokatalyyttinä, joka reagoi auringonvaloon. Levy on valmistettu kullasta, koska kulta kiihdyttää katalyysiä.

Kun fotoarkki kastellaan ja siihen osuu auringonvaloa, syntyy muurahaishappoa, joka voidaan muuntaa vihreäksi polttoaineeksi, vedyksi.

© Cambridge University

Kultalevy upotetaan veteen, ja kun auringonvalo osuu sen pinnoitteeseen, käynnistyy fotokatalyyttinen prosessi, jossa valon fotoneista irtoaa elektroneja. Tällöin syntyy vapaita radikaaleja eli atomeja, jotka reagoivat herkästi tarjolla olevaan veteen ja hiilidioksidiin, kunnes lopulta on jäljellä vain happea ja muurahaishappoa.

Muurahaishappo voidaan tämän jälkeen altistaa vielä toiselle katalyyttiselle prosessille, jossa se muuntuu vetykaasuksi.

Näin muurahaishappo muuntuu polttoaineeksi ja sähköksi:

Kaavio muurahaishapon muuntamisesta sähköksi

Nestemäistä muurahaishappoa (CH2O2) varastoidaan säiliöissä. Säiliöistä sitä voidaan pumpata kennostoihin, joissa katalysaattorina toimiva platinametalleihin kuuluva rutenium muntaa muurahaishapon hiilidioksiksi ja vetykaasuksi. Kaasuilla voidaan käyttää polttokennoja ja tuottaa sähköä ja jäljelle jäävällä hiilidioksidilla voidaan tuottaa lisää muurahaishappoa. Muuten prosessissa syntyy päästöinä vain vettä.

© Laura Cipriano

Tästä voi tulla vihreä vedyn lähde

Vedyn on nykyisin vaikea kilpailla akkujen ja paristojen kanssa, joihin vihreää energiaa on helppo varastoida. Tämä johtuu muun muassa siitä, että vetyä tuotetaan nykyisin yleensä maakaasusta, mikä vaatii korkeaa lämpötilaa. Tuotanto vaatii paljon energiaa ja päästöinä syntyy suuria määriä hiilidioksidia.

Vedyn potentiaali on kuitenkin suuri. Kun vety muunnetaan polttokennossa sähköksi, ei synny muuta kuin vesihöyryä.

Jos uudesta fotoarkista saadaan niin tehokas, että sen massatuotanto kannattaa aloittaa, vetytalous voi mullistua. Keinotekoinen fotosynteesi ei nimittäin vaadi energian tuottamiseen kuin auringonvaloa, jolloin syntyvä vety on erittäin ympäristöystävällistä.

Lue myös:

Energia

Fuusioreaktori valmistuu ehkä jo vuonna 2030

3 minuuttia
Aurinkokennot

ILMASTOYSTÄVÄLLISTÄ ENERGIAA: Aurinkopaneelien hyötysuhde nousee ennätyslukemiin

3 minuuttia
Ydinvoima

Torium ja suola tuottavat tehokkaasti energiaa

12 minuuttia

Kirjaudu sisään

Tarkista sähköpostiosoite
Salasana vaaditaan
Näytä Piilota

Oletko jo tilaaja? Oletko jo lehden tilaaja? Napsauta tästä

Uusi käyttäjä? Näin saat käyttöoikeuden!

Nollaa salasana

Syötä sähköpostiosoitteesi, niin saat ohjeet salasanasi nollaamiseksi.
Tarkista sähköpostiosoite

Tarkista sähköpostisi

Olemme lähettäneet sinulle sähköpostia osoitteeseen . Siinä on ohjeet, joiden avulla voit nollata salasanasi. Jos et ole saanut sähköpostia, tarkista, että se ei ole joutunut roskapostin joukkoon.

Anna uusi salasana.

Nyt sinun pitää antaa uusi salana. Salasanassa pitää olla vähintään 6 merkkiä. Kun olet luonut uuden sanasanan, sinua pyydetään kirjautumaan sisään palveluun.

Salasana vaaditaan
Näytä Piilota