Generare ossigeno dalla luce solare, acqua e polimeri semiconduttori. Attestazione:LIMNO / EPFL
Gli scienziati dell'EPFL stanno generando ossigeno dalla luce solare, acqua e polimeri semiconduttori. Rappresentano una strada promettente verso una produzione di combustibile solare economica e scalabile.
La fotosintesi naturale si è evoluta per trasformare l'acqua e la luce solare in ossigeno (O 2 ) e l'energia chimica immagazzinata. Negli impianti questo processo non è molto efficiente, tuttavia la possibilità di convertire la luce solare in combustibile chimico in modo economico e scalabile a livello globale è un metodo molto interessante per ridurre la nostra dipendenza dai combustibili fossili. Come tale, gli scienziati hanno cercato per decenni percorsi verso imitazioni efficienti e poco costose della fotosintesi naturale. Si scopre che l'O 2 la fase di produzione è piuttosto complicata e rimane una grande sfida verso la fotosintesi artificiale.
Ora, in un recente rapporto pubblicato su Catalisi della natura , Il prof. Kevin Sivula e i suoi collaboratori del Laboratorio di ingegneria molecolare dei nanomateriali optoelettronici (LIMNO) dell'EPFL descrivono una miscela di polimeri semiconduttori, comunemente noto come elettronica di plastica, che dimostra un'ossidazione dell'acqua ad alta efficienza solare (H 2 O → O 2 ).
Rispetto ai sistemi precedentemente segnalati, che impiegano materiali inorganici come ossidi metallici o silicio e non hanno soddisfatto i requisiti di prestazioni e costi per l'industrializzazione, i materiali polimerici riportati in questo nuovo lavoro hanno proprietà modulabili a livello molecolare, e sono processabili in soluzione a bassa temperatura, consentendo la fabbricazione di dispositivi su larga scala a basso costo di produzione.
La svolta del team EPFL è stata realizzata sintonizzando le proprietà dei polimeri per soddisfare i requisiti della reazione di ossidazione dell'acqua e assemblandoli in quella che viene chiamata "una miscela eterogiunzione di massa" (BHJ) che migliora ulteriormente l'efficienza del catalizzatore solare reazione. Ottimizzando anche la conduzione delle cariche elettroniche nel dispositivo utilizzando interfacce accuratamente progettate, hanno realizzato la prima dimostrazione di un "fotoanodo" ossidante l'acqua basato su una miscela di polimeri BHJ che mostra prestazioni di riferimento fino ad oggi, prestazioni di due ordini di grandezza migliori rispetto ai precedenti dispositivi a base organica. Inoltre, il team ha identificato i fattori chiave che influenzano le solide prestazioni di O 2 produzione, che aiuterà a definire percorsi in avanti per migliorare ulteriormente le prestazioni.
In virtù delle potenzialità di questo approccio, il sistema sviluppato dal prof. Kevin Sivula e colleghi potrebbe contribuire in modo sostanziale a far progredire il campo dell'elettronica a base di polimeri e a stabilire un percorso promettente verso un'economia, efficiente, e produzione scalabile di combustibile solare mediante fotosintesi artificiale.
