Den energi som produceras av solpaneler, vare sig det är värme eller el, måste konsumeras direkt. Det är svårt att lagra den och att transportera den är också komplicerat. Utmaningen ligger i att förmå morgondagens solpaneler att producera energi som är enkelt lagringsbar och flyttbar – med andra ord bränsle. Nu försöker forskare vid italienska Sissa Medialab ta fram en katalysator som imiterar och även förbättrar det som naturen har kunnat åstadkomma miljontals år genom fotosyntesen. Att på det här viset så att säga uppfinna hjulet på nytt genom att med teknikens hjälp imitera uråldriga naturliga processer är ett hett forskningsfält för en lång rad tillämpningar.
Växter omvandlar solenergi till socker – det verkligt gröna bränslet – genom fotosyntes. I den processen spelar katalysatorer en nyckelroll - molekyler som ”klipper och klistrar” andra molekyler – och i det här fallet oxiderar vatten. Det vill säga separerar vätet från syret. Väte - som i sig är ett bränsle, låt vara mycket svårt att hantera – används i ett senare skede, då i den syntesprocess som producerar socker från väte och kolatomer. Forskare försöker nu återskapa den processen med hjälp av oorganiska katalysatorer – som är både snabbare och mer motståndskraftiga än naturliga. Naturliga fotosyntesprocesser är verkligen mycket långsamma, tänk bara på hur lång tid det tar för ett träd att växa.
– Den avgörande delen i den artificiella fotosyntesen är vattenoxidation. Vi har simulerat hur en RU4-POM-molekyl fungerar i den processen. Sådana komplexa reaktioner kräver katalysatorer som fungerar precis som i naturen, säger Simone Piccinin, forskare vid Sissa Medialab, och huvudförfattare till en artikel i ämnet publicerad i Proceedings of the National Academy of Sciences.
Med datorsimuleringar har den utvalda molekylens elektroniska processer återgivits och kunnat närstuderas. De har då kunnat se att de aktiva delarna av molekylen, de som förmedlar reaktionen, är ruteniumatomer.
Det skulle dock bli dyrt att producera katalysatorerna av rutenium då det är ett sällsynt grundämne, så nu står forskarnas hopp till att finna ett mer kostnadseffektivt alternativ till rutenium nu när de vet hur atomerna måste vara sammansatta för att framkalla oxidationsprocessen.
