Водородно гориво от светлина/ Hydrogen fuel generation from sunlight

С глобалните промени в климата и нарастване на населението, алтернативните източници на “чиста” енергия стават все по-търсени. Един от тези източници е водородното гориво,  но производството му чрез електролиза на водата го прави прекалено скъпо за широка употреба.

Вдъхновени от идеалния процес за производство на зелена енергия, фотосинтезата в растенията и водораслите, фото-електрохимичните клетки (photoelectrochemical cells  - PEC) използват светлина вместо електролиза за да разлагат водата до кислород и водород. В Empa’s Laboratory for High Performance Ceramics, Университета Базел, Швейцария и Държавната лаборатория Argonne, Илиноис учени са използвали фото-електрохимични клетки съдържащи наночастици светочуствителен хематит. Към тази система, изследователите прибавили фикоцианин, син пигмент извлечен от фотосинтезиращи бактерии. Фикоцианинът помага на цианобактериите да събират повече оранжево-червена светлина и по този начин увеличава светлинната енергия, която достига бактериите и се използва от тях за фотосинтеза. Учените показват за първи път, че в изкуствени условия фикоцианин прибавен върху най-горния слой на фотоклетки има подобен ефект, увеличавайки фотопотока два пъти и значително подобрява отделянето на водород. Подобни подобрения на фотоелектрохимичните клетки, които имитират фотосинтетичните процеси в природата, в бъдеще могат да позволят по-ефикасно и евтино производство на водород.

Червени наночастици хематит покрити с мрежа от фикоцианин в зелено./
Hematite nanoparticle film (red) with functional phycocyanin network (green) attached.
(Image by Dr. E. Vitol, Argonne National Laboratory)

With global climate change and population growth, alternative 'clean' energy sources are becoming increasingly sought after. One of the front-runners is hydrogen fuel which is normally produced during electrolysis of water, an expensive and non-sustainable process.

Inspired by the ultimate green energy, photoynthesis in algae and plants, photoelectrochemical cells (PECs) use light rather than electrolysis to split water into oxygen and hydrogen. Scientists in Empa’s Laboratory for High Performance Ceramics in collaboration with University of Basel and Argonne National Laboratory, Illinois used PECs containing nano-particles of photosensitive hematite. On top of this system, the researches added phycocyanin, a blue pigment extracted from photosynthetic bacteria. Phycocyanin in cyanobacteria helps them collect more orange-red light and use it to make energy by photosynthesis. The team of Swiss and US researchers show for the first time that phycocyanin added to the surface layer of PECs acts in a similar way, doubling the photocurrent and improving the release of hydrogen. Similar improvements to build PECs which mimic the photosynthetic machinery found in nature might help to increase the efficiency of hydrogen production and bring us closer to  sustainable sunlight- and water- derived clean energy.