โมเลกุลใหม่สามารถเก็บเกี่ยวพลังงานจากสเปกตรัมแสงที่มองเห็นได้ทั้งหมด—แล้วเปลี่ยนเป็นเชื้อเพลิงไฮโดรเจน

เป็นครั้งแรกที่นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาโมเลกุลเดี่ยวที่สามารถดูดซับพลังงานจากสเปกตรัมแสงที่มองเห็นได้ทั้งหมด ซึ่งหมายความว่ามันสามารถควบคุมพลังงานแสงอาทิตย์ได้มากกว่า 50% เมื่อเทียบกับเซลล์แสงอาทิตย์ในปัจจุบันนอกจากนี้ยังสามารถทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในการเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์นั้นเป็นไฮโดรเจน ซึ่งเป็นทางเลือกที่สะอาดเพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับสิ่งต่างๆ เช่น รถยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยแก๊ส

การค้นพบนี้ซึ่งตีพิมพ์ในสัปดาห์นี้

ในNature Chemistryสามารถช่วยให้มนุษย์เปลี่ยนจากเชื้อเพลิงฟอสซิลและไปสู่แหล่งพลังงานที่ไม่ส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศทีมวิจัยนำโดย Claudia Turro ศาสตราจารย์ด้านเคมีและผู้อำนวยการศูนย์พลวัตเคมีและชีวฟิสิกส์ของมหาวิทยาลัยแห่งรัฐโอไฮโอตรวจสอบ : การศึกษาใหม่ที่น่าตื่นเต้นกล่าวว่าพืชผลเจริญเติบโตภายใต้แผงโซลาร์เซลล์—และแผงผลิตพลังงานมากขึ้น

แนวคิดทั้งหมดคือเราสามารถ

ใช้โฟตอนจากดวงอาทิตย์และแปลงเป็นไฮโดรเจนได้ พูดง่ายๆ ก็คือ เรากำลังประหยัดพลังงานจากแสงแดดและเก็บไว้ในพันธะเคมีเพื่อให้สามารถใช้งานได้ในภายหลัง” Turro กล่าว

โฟตอนเป็นอนุภาคธาตุของแสงแดดที่มีพลังงาน นักวิจัยแสดงให้เห็นเป็นครั้งแรกว่าสามารถรวบรวมพลังงานจากสเปกตรัมของแสงอาทิตย์ที่มองเห็นได้ทั้งหมด ซึ่งรวมถึงอินฟราเรดพลังงานต่ำ ซึ่งเป็นส่วน

หนึ่งของสเปกตรัมแสงอาทิตย์

ที่สะสมได้ยากก่อนหน้านี้ และแปลงสภาพอย่างรวดเร็วและ กลายเป็นไฮโดรเจนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิงสะอาด ซึ่งหมายความว่าจะไม่ผลิตคาร์บอนหรือคาร์บอนไดออกไซด์เป็นผลพลอยได้จากการใช้งานสิ่งที่ทำให้มันทำงานได้คือระบบสามารถทำให้โมเลกุลอยู่ในสถานะตื่นเต้น ซึ่งมันดูดซับโฟตอนและสามารถเก็บอิเล็กตรอนสองตัวเพื่อสร้างไฮโดรเจนได้” Turro กล่าว “การเก็บอิเลคตรอน 2 ตัวในโมเลกุลเดียวที่ได้มาจากโฟตอน 2 ตัว และการใช้ร่วมกันเพื่อสร้างไฮโดรเจน เป็น

เรื่องที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อน”

การเปลี่ยนพลังงานจากดวงอาทิตย์เป็นเชื้อเพลิงสำหรับรถยนต์ ขั้นแรกต้องมีกลไกในการรวบรวมพลังงาน พลังงานนั้นจะต้องถูกแปลงเป็นเชื้อเพลิง การแปลงต้องใช้สิ่งที่เรียกว่าตัวเร่งปฏิกิริยา ซึ่งเป็นสิ่งที่เร่งปฏิกิริยาเคมี ทำให้สามารถเปลี่ยนจากพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานที่ใช้งานได้ เช่น ไฮโดรเจนความพยายามครั้งก่อนส่วนใหญ่ในการรวบรวมพลังงานแสงอาทิตย์และเปลี่ยนให้เป็นไฮโดรเจนได้มุ่งเน้นไปที่ความยาวคลื่นพลังงานสูงของแสงแดด เช่น 

รังสีอัลตราไวโอเลต

ความพยายามครั้งก่อนยังอาศัยตัวเร่งปฏิกิริยาที่สร้างขึ้นจากโมเลกุลสองโมเลกุลขึ้นไป ซึ่งแลกเปลี่ยนอิเล็กตรอน—พลังงาน—ในขณะที่พวกมันสร้างเชื้อเพลิงจากพลังงานแสงอาทิตย์ แต่พลังงานสูญเสียไปในการแลกเปลี่ยน ทำให้ระบบหลายโมเลกุลเหล่านั้นมีประสิทธิภาพน้อยลงดู : รถขนขยะในโตรอนโตเร็วๆ นี้จะถูกขับเคลื่อนด้วยก๊าซชีวภาพจากเศษอาหารที่พวกเขาเก็บสะสม

ความพยายามเพียงไม่กี่ครั้ง

ที่อาศัยตัวเร่งปฏิกิริยาโมเลกุลเดี่ยวก็ไม่มีประสิทธิภาพเช่นกัน Turro กล่าวส่วนหนึ่งเป็นเพราะพวกเขาไม่ได้รวบรวมพลังงานจากสเปกตรัมที่มองเห็นได้ทั้งหมดและส่วนหนึ่งเป็นเพราะตัวเร่งปฏิกิริยาสลายตัวอย่างรวดเร็วทีมวิจัยของ Turro ได้ค้นพบวิธีสร้างตัวเร่งปฏิกิริยาจากโมเลกุลเพียงตัวเดียว ซึ่งเป็นรูป

แบบของธาตุโรเดียม 

ซึ่งหมายความว่าสูญเสียพลังงานน้อยลง นอกจากนี้ พวกเขายังค้นพบวิธีรวบรวมพลังงานจากอินฟราเรดไปจนถึงรังสีอัลตราไวโอเลต—สเปกตรัมที่มองเห็นได้ทั้งหมด ระบบที่ทีมวิจัยออกแบบนี้มีประสิทธิภาพมากกว่าแสงอินฟราเรดใกล้และพลังงานต่ำเกือบ 25 เท่า เมื่อเทียบกับระบบโมเลกุลเดี่ยวรุ่นก่อนๆ ที่ใช้โฟตอนอัลตราไวโอเลต

Credit : สล็อตเว็บตรง / สล็อตแตกง่าย