Ένα μόριο σιδήρου που θα αλλάξει τον κόσμο της παραγωγής πράσινης ενέργειας

Τα φωτοβολταϊκά κύτταρα βασίζονται στην τεχνολογία όπου οι ημιαγωγοί απορροφούν φωτόνια από την ηλιακή ακτινοβολία και παράγουν μια ηλεκτρική τάση.

Στην χημική διαδικασία της φωτοκατάλυσης, επιταχύνεται η διαδικασία της φωτοαντίδρασης με την παρουσία ενός καταλύτη – διαδικασία που χρησιμοποιείται για την παραγωγή καυσίμων.

Τα περισσότερα φωτοβολταϊκά κύτταρα, όπως και οι περισσότεροι φωτοκαταλύτες (photocatalysts), βασίζονται σε διαδικασίες που εμπλέκουν μόρια που περιέχουν μέταλλα, τα λεγόμενα μεταλλικά σύμπλοκα (metal complexes).

Σε αυτές τις διαδικασίες, τα σύμπλοκα αυτά έχουν τον σημαντικό ρόλο να απορροφήσουν τις ηλιακές ακτίνες και να χρησιμοποιήσουν την ενέργεια τους.

Τα μέταλλα αυτών των μορίων χρειάζεται να έχουν κάποιες πολύ συγκεκριμένες ιδιότητες, γι’ αυτό και προκαλούνται προβλήματα. Κάποια από αυτά τα μέταλλα είναι τα ευγενή μέταλλα ρουθήνιο (ruthenium), όσμιο (osmium) και ιρίδιο (iridium), που είναι σπάνια και δυσεύρετα, και σαφώς πολύ ακριβά.

Για πρώτη φορά όμως, ερευνητές δημιούργησαν ένα μόριο σιδήρου που θα μπορούσε να λειτουργήσει και σαν φωτοκαταλύτης για την παραγωγή καυσίμου, αλλά και σαν μέρος ενός ηλιακού συλλέκτη για την παραγωγή ρεύματος.

Όπως αναφέρει και ο καθηγητής Χημείας Kenneth Wärnmark, του Lund University της Σουηδίας, που συμμετείχε στην έρευνα, τα αποτελέσματα τους δείχνουν ότι με τις προχωρημένες τεχνικές που χρησιμοποίησαν, θα είναι δυνατό να αντικατασταθούν τα σπάνια μέταλλα με τον σίδηρο, που βρίσκεται σε αφθονία στον φλοιό του πλανήτη μας.

Ο Kenneth Wärnmark και οι συνεργάτες του έχουν εργαστεί εδώ και αρκετό καιρό για να βρουν εναλλακτικά στοιχεία που θα αντικαταστήσουν τα ακριβά αυτά μέταλλα.

Λόγω της αφθονίας του, ήταν ένα από τα βασικότερα στοιχεία που στόχευσαν, και έτσι κατάφεραν να παράγουν μόρια σιδήρου όπου η δυναμική τους στις εφαρμογές της ηλιακής ενέργειας έχει τεκμηριωθεί σε παλιότερες έρευνες.

Σε αυτή όμως την έρευνα, κατάφεραν να προχωρήσουν ένα βήμα περισσότερο. Δημιούργησαν ένα νέο μόριο που έχει την ικανότητα να δεσμεύσει και να χρησιμοποιήσει την ηλιακή ενέργεια για ένα ικανοποιητικό χρονικό διάστημα.

Το διάστημα είναι αρκετά μεγάλο ώστε να μπορέσει να αλληλεπιδράσει με ένα άλλο μόριο.

Το συγκεκριμένο μόριο έχει όμως και άλλη μία ξεχωριστή ιδιότητα. Εκπέμπει μία λάμψη για το κατάλληλο χρονικό διάστημα ώστε οι ερευνητές να μπορέσουν να παρατηρήσουν το φως του σιδήρου με γυμνό μάτι σε θερμοκρασία δωματίου, για πρώτη φορά.

Οι ίδιοι οι ερευνητές πίστευαν ότι η έρευνα τους θα διαρκούσε τουλάχιστον 10 χρόνια, αλλά προς έκπληξη τους, κατάφεραν να φτάσουν σε αυτά τα θετικότατα αποτελέσματα – ένα μόριο με βάση το σίδηρο που έχει τόσο καλές ιδιότητες όσο και τα αντίστοιχα των ευγενών αερίων – μέσα σε μόλις 5 χρόνια.

 

Θα μπορούσαμε με βεβαιότητα να πούμε ότι τα αποτελέσματα αυτής της έρευνας, είναι πάρα πολύ καλά νέα, και ένα σημαντικό βήμα για τον κόσμο των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Γνωρίζουμε για τα αναμφίβολα οφέλη της εκμετάλλευσης της ηλιακής ενέργειας, αλλά τώρα μπορούμε να μιλήσουμε για μία πιο προσιτή τεχνολογία, από την μία, διότι εκμεταλλεύεται ένα τόσο κοινό υλικό και από την άλλη, θα μειωθεί το κόστος της παραγωγής πράσινης ενέργειας με δραματικούς ρυθμούς – όταν αφομοιωθεί από την αγορά.

 

Σε αυτή την έρευνα συμμετείχαν ερευνητές του Lund University, του Uppsala University και του University of Copenhagen. Η έρευνα έχει δημοσιευθεί στο Science.

Μπορείτε να βρείτε την έρευνα, με τίτλο “Luminescence and reactivity of a charge-transfer excited iron complex with nanosecond lifetime.”, εδώ: DOI 10.1126/science.aau7160

Πηγές

• Lund University. “Brilliant iron molecule could provide cheaper solar energy.” ScienceDaily. ScienceDaily, 30 November 2018.
• interestingengineering.com – New Brilliant Iron Molecule May Be the Key to Cheap Solar Energy
• www.lunduniversity.lu.se – Brilliant iron molecule could provide cheaper solar energy

Μοιραστείτε το άρθρο