El almacenamiento de energía eléctrica fotogenerada y su liberación bajo demanda todavía se encuentran entre los principales obstáculos en la fotosíntesis artificial. Uno de los nuevos materiales fotocatalíticos más prometedores y recientemente identificados es el nitruro de carbono grafítico económico. Los científicos ahora han explorado una forma modificada que puede producirelectrones generados por la luz y almacenarlos para la producción de hidrógeno catalítico incluso después de que la luz se haya apagado. Presentan este enfoque de fotosíntesis biomimética en la revista Angewandte Chemie .
La naturaleza ha dividido la fotosíntesis en una reacción de luz que genera electrones y agujeros a partir de la energía solar, y una reacción oscura que genera los "combustibles" o químicos reales que transportan y almacenan esta energía. Este segundo proceso, con retraso de tiempo, es independiente de la energía primariafuente, la luz solar, y por lo tanto asegura que el combustible se produzca continuamente durante todo el ciclo diurno, lo que contrasta con los sistemas actuales creados por el hombre, que sufren una molesta interrupción de la producción de energía durante la noche.
En los sistemas fotovoltaicos, las células solares generan electrones para uso local o para alimentarlos a la red pública. El almacenamiento de energía eléctrica generalmente se realiza en baterías o mediante conversión electroquímica en combustibles como hidrógeno o metano. Imitando la fotosíntesis de la naturaleza en un procesoconocida como "fotosíntesis artificial" implicaría usar un material que sea capaz de almacenar los electrones justo después de su generación inducida por la luz y liberarlos a pedido. Tal material fue explorado por Bettina V. Lotsch en el Instituto Max Planck para la Investigación del Estado Sólido, Alemania, y colaboradores en Zúrich y Cambridge. Se obtuvo del "melón", un polímero de nitruro de carbono ordenado, que actualmente se investiga mucho por sus propiedades fotocatalíticas y semiconductoras.
El nitruro grafítico modificado como es un sólido amarillo, que cambia de color con la exposición a la luz. "Este polímero se vuelve azul cuando se irradia por foto en presencia de ciertos donantes de electrones en un ambiente libre de oxígeno", dijeron los científicos.El estado "radical azul" contiene electrones atrapados. Los científicos descubrieron que cuando se apagaba la luz y se agregaba un cocatalizador de evolución de hidrógeno, el polímero se volvía amarillo nuevamente mientras producía hidrógeno al liberar los electrones almacenados. Por lo tanto, es posibledesacoplar la generación de electrones fotoinducidos de su uso, por ejemplo, en la producción de combustible, en un solo material de bajo costo. Esto podría ser un avance significativo para la producción de combustibles solares almacenables independientemente de la intermitencia de la irradiación solar.
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Materiales proporcionados por Wiley . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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