Mesterséges levél hajtaná a hidrogénautókat

Itt a mesterséges szellőrózsalevél, melynek segítségével - hála a fotoszintézisnek - hamarosan eljön az olcsó hidrogénnel hajtott, nulla szén-dioxid-kibocsátású járművek kora.

A témát kutató tudósok meglehetősen optimisták azzal kapcsolatban, hogy a hidrogén lesz a jövő üzemanyaga, és nemsokára a "hidrogéngazdaság" mozgatja a világot.

Szén-dioxid és egyéb szennyezés helyett vízpermet a melléktermék

A tudósokat elsősorban az érdekli, hogyan bonthatnák a vizet napenergia segítségével oxigénre és hidrogénre. A vízből kinyert hidrogén-üzemanyag egyetlen mellékterméke a vízpermet lenne, így használatával jelentősen csökkenteni lehetne az üvegházhatású gázok káros hatásait.

Jelenleg a világ számos kutatólaboratóriumában dolgoznak elkötelezetten azon, hogy a növényi fotoszintézis jelenségét lemásolva viszonylag olcsón állítsanak elő üzemanyagként, tehát nagy mennyiségben és hétköznapi körülmények között hasznosítható hidrogént. A tudósok határozottan hisznek benne, hogy a mesterséges fotoszintetézissel hamarosan megszabadulhatunk a fosszilis üzemanyagoktól.

^{Hidrogénhajtású autók egyelőre csak prototípusokként üzemelnek}

Számos autógyártó cég már a kilencvenes évek elején elkezdett hidrogénnel hajtott autókat fejleszteni. Hidrogén előállítására egyelőre azonban nincs eléggé költséghatékony módszer, ezért amíg valóban beköszönt a "hidrogéngazdaság" kora, még egy kicsit várnunk kell - például azokra a kínai kutatókra, akik a sanghaji egyetemen egy olyan konstrukciót fejlesztenek, mely leginkább egy levélhez hasonlít, és funkcióit tekintve is megegyezik a természetben található levelekkel.

A kínai mesterséges levél

Ahogy a növények levelei, úgy az e laboratóriumban előállított mesterséges levél is napfény és víz segítségével állítana elő hidrogént, vagyis gyakorlatilag fotoszintetizálna. Az eljáráshoz kémiából és a természetes levelek biológiájából merítenek ihletet.

A mesterséges levél projekt a Sanghaj Csiaotung Egyetem laboratóriumában zajlik. "Ez a koncepció új távlatokat nyit a biológiai törvényeken alapuló mesterséges fotoszintetizáló rendszerek tervezésében." - állítja a projekt egyik vezető tudósa, dr. Tunghsziang Fan.

Fan és kollégái lemásolták a természetes levelek belső szerkezetét és fejlődési folyamatait, hogy mesterséges, levélszerű struktúrát hozzanak létre. Az eredmény a mesterséges nem természetes levél (angolul artificial inorganic leaf, AIL) nevet kapta a kínai kutatóktól. A kutatócsoport az amerikai vegyészek társasága, az American Chemical Society idén márciusi éves találkozóján, San Franciscóban ismertette a legújabb eredményeket.

Titánium-dioxid és platina segíti a hatékonyságot

A Kínában őshonos növény, a szellőrózsa (anemone vitifolia) leveleit használták a kísérletekhez. A növény leveleibe egy kétlépcsős eljárás során titán-dioxidot juttattak. A legújabb spektroszkópikus eljárások segítségével megbizonyosodtak, hogy az eredeti levél szerkezeti jellemzői tökéletesen lemásolódtak az új titán-dioxid szerkezetben.

Kiderült, hogy az AIL háromszor annyira aktív a hidrogéntermelésben, mint az eddig ismert kereskedelmi fotokatalizátorok. Ezután a tudósok platina nanorészecskéket is ültettek a levél felületére. A platina - csakúgy, mint a nitrogén - a tízszeresére is képes növelni a mesterséges levél hidrogéntermelő aktivitását.

Az első eredmények tehát azt mutatják, az AIL minden korábban fejlesztett hasonló rendszernél hatékonyabban képes hidrogént előállítani és segíteni abban, hogy a fenntartható energiaforrásokat a lehető legjobban kihasználjuk.

Fan és kollégái tovább tanulmányozzák a levelek szerkezetét abban a reményben, hogy nem csak lemásolni, de találékonyságukkal hamarosan tökéletesíteni is képesek lesznek a természet évmilliárdos technikáit.