Ερευνητές αναπτύσσουν τεχνητά φύλλα που «φωτοσυνθέτουν» ηλεκτρική ενέργεια

Ερευνητές του ΜΙΤ ανέπτυξαν ένα «τεχνητό φύλλο» που μιμείται τη λειτουργία της φωτοσύνθεσης στα φύλλα των δέντρων. Η συσκευή, ελπίζουν, θα αξιοποιεί τη λιακάδα πιο αποτελεσματικά από τα σημερινά φωτοβολταϊκά συστήματα.

«Εδώ και δεκαετίες, η ανάπτυξη ενός πρακτικού τεχνητού φύλλου είναι ένα από τα "Ιερά Δισκοπότηρα" της επιστήμης. Εμείς πιστεύουμε ότι τα καταφέραμε» υπερηφανεύεται ο καθηγητής Ντάνιελ Νοσέρα, επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας.

Στη σημερινή του μορφή, το τεχνητό φύλλο μπορεί να καλύψει τις ανάγκες ενός νοικοκυριού στις αναπτυσσόμενες χώρες. Στο μέλλον, όμως, θα μπορούσε να γίνει ακόμα πιο αποδοτικό, ανέφεραν οι ερευνητές.

Η συσκευή του MIT, μικρή και λεπτή σαν τραπουλόχαρτο, παρουσιάστηκε στο συνέδριο της Αμερικανικής Χημικής Εταιρείας.

Από τη χλωροφύλλη στο πυρίτιο

Στους χλωροπλάστες των φυτών (τα οργανίδια όπου συγκεντρώνεται η χλωροφύλλη) η ηλιακή ενέργεια αξιοποιείται για την παραγωγή σακχάρων, χρησιμοποιώντας ως πρώτη ύλη διοξείδιο του
άνθρακα και νερό. Ένα ενδιάμεσο στάδιο αυτής της διαδικασίας είναι η διάσπαση του νερού σε υδρογόνο και οξυγόνο.

Αυτό ακριβώς είναι το στάδιο που μιμείται το τεχνητό φύλλο του MIT: Η συσκευή επιπλέει σε ένα δοχείο με νερό και το διασπά σε υδρογόνο και οξυγόνο. Τα αέρια αυτά διοχετεύονται στη συνέχεια σε μια κυψέλη καυσίμου, όπου αντιδρούν ελεγχόμενα και μετατρέπονται εκ νέου σε νερό, παράγοντας ταυτόχρονα ηλεκτρική ενέργεια.

Ο Δρ Νοσέρα επισημαίνει ότι η εφεύρεση της ομάδας του δεν είναι το πρώτο τεχνητό φύλλο. Μια αντίστοιχη συσκευή είχε παρουσιαστεί πριν από μια δεκαετία στο αμερικανικό Εθνικό Εργαστήριο Ανανεώσιμης Ενέργειας. Δεν μπορούσε όμως να χρησιμοποιηθεί σε μεγάλη κλίμακα, καθώς ήταν κατασκευασμένη από σπάνια και ακριβά υλικά και είχε διάρκεια ζωής μόλις μια μέρα.

Το νέο τεχνητό φύλλο είναι αντίθετα σταθερό και φτηνό. Το κλειδί για την ανάπτυξή του ήταν η ανακάλυψη φθηνών καταλυτών με νικέλιο και κοβάλτιο, οι οποίοι διασπούν εύκολα τα μόρια νερού χωρίς να αλλοιώνονται ή να χάνουν τη δραστικότητά τους.

Τοποθετημένοι με ακρίβεια πάνω σε μια βάση από πυρίτιο, ανάμεσα σε μικροσκοπικά ηλεκτρονικά κυκλώματα, οι καταλύτες αυτοί είναι ήδη «δέκα φορές πιο αποδοτικοί από τη φωτοσύνθεση» υποστηρίζει η ερευνητική ομάδα.

«Η φύση λειτουργεί με φωτοσύνθεση» σχολιάζει ο Δρ Νοσέρα. «Πιστεύω ότι ο κόσμος του μέλλοντος θα λειτουργεί με φωτοσύνθεση σε τεχνητά φύλλα» προβλέπει.

Ο καθηγητής του MIT μπορεί κάλλιστα να έχει δίκιο. Πρόσφατα, εξάλλου, υπέγραψε συμφωνία με τον ινδικό όμιλο Tata, με στόχο τη δημιουργία ενός εμπορικού συστήματος με τεχνητά φύλλα σε διάστημα ενάμισι χρόνου.