Příroda překonána: Umělý list je 10× účinnější

Helena Vrecková  |  Věda
Ilustrační foto

Příroda čerpá energii z fotosyntézy. Na bázi fotosyntézy pracuje i umělý list vyrábějící elektrický proud. A je při ní úspěšnější než organické listy.

Umělé technologie se často inspirují v přírodě a přírodních procesech. Lidé se snaží tyto prvky napodobovat, jak jste si mohli přečíst třeba ve článku o robotech Festo inspirovaných přírodou. Stejným způsobem přišli ke svému objevu i vědci z MIT (Massachusetts Institute of Technology).

Výzkumný tým se při vytváření umělého listu, využívajícího k výrobě elektrické energie solárních článků, nechal inspirovat rostlinami. Výsledné zařízení však nezůstalo jen u napodobování funkcí listu – cílem bylo překonat je. Umělý list je desetkrát efektivnější než organický.

Není list jako list

Umělý list svým tvarem nepřipomíná klasický zelený lístek, ale spíše sluneční baterii velikosti hrací karty. Svou funkcí napodobuje proces fotosyntézy, při kterém zelené rostliny přeměňují sluneční záření a vodu na energii. Umělé listy jsou tvořeny křemíkovým materiálem zachytávajícím sluneční světlo, který se používá při stavbě solárních článků. Na ně vědci zapojili vodiče nabíjející baterie a výsledek ponořili do galonu vody s vhodnými katalyzátory.

Důležitou částí projektu bylo najít cenově dostupné katalyzátory, které by umožnily urychlení reakce, kdy se voda slunečním zářením rozpadá na vodík a kyslík. Vědci nakonec zvolili katalyzátory vyrobené z niklu a kobaltu. Jejich stabilita umožnila umělému listu pracovat bez poklesu aktivity až 45 hodin. Efektivně uspíšily rozpad vody na její dvě složky a reakce proběhla desetkrát účinněji než u listů rostlin.

Rozpad vody na její dvě složky – vodíky a kyslík – umožňuje vytváření elektrické energie
Rozpad vody na její dvě složky – vodíky a kyslík – umožňuje vytváření elektrické energie

Elektřina z vody

K výrobě elektřiny z vodíku a kyslíku se u umělého listu využívá palivový článek. To je galvanický článek, k jehož elektrodám se přivádí palivo (vodík) a okysličovadlo (kyslík), mezi neprodyšně oddělenými prostory je elektrolyt. Palivové články pracují nepřetržitě, pokud mají stálý přívod paliva a okysličovadla k elektrodám.

Jeden galon vody by měl při jasném slunečním světle vyrobit dostatek elektřiny pro zásobování domu v rozvojové zemi na jeden den. Cílem vědců je zachycení vodíku a kyslíku pro pozdější využití.

První umělý list na této bázi byl vytvořen již před více než deseti lety Johnem Turnerem z americké Národní laboratoře pro obnovitelnou energii v Boulderu v Coloradu. I když fungoval, jeho provoz nebyl kvůli využitým drahým kovům efektivní a životnost byla méně než 24 hodin.

Svatý grál 21. století

Díky dostupnosti materiálu a nenáročnosti výroby může být umělý list vhodný jako levný zdroj elektrické energie pro domácnosti chudých lidí v rozvojových zemích. Cílem autora Daniela Nocera je, aby každá domácnost měla přístup k vlastní elektrárně, zejména lidé v chudých oblastech Indie, Číny a Afriky. Uzavřel proto dohodu s indickou společností Tata Group, jejímž výsledkem by za rok a půl mělo být vytvoření malé elektrárny.

Výhodou také je, že zařízení ke své činnosti nepotřebuje velmi čistou vodu a může tak být použita veřejně dostupná voda. To by mohlo pomoct i při stavbě elektráren v odlehlých částech zemí, kam by se absolutně čistá voda musela složitě dovážet.

Tip: O projektu informoval také web Discovery News.

Nejčtenější