Zapewnienie wystarczającej ilości energii, aby zaspokoić ludzkie potrzeby, jest jednym z największych wyzwań, przed jakimi kiedykolwiek stanęło społeczeństwo. Wcześniej niezawodne źródła – ropa, gaz i węgiel – pogarszają jakość powietrza, niszczą lądy i morza oraz zaburzają równowagę globalnego klimatu poprzez uwalnianie CO2 i innych gazów cieplarnianych. Z tego powodu potrzebne są ekologiczne źródła energii, a jedno z nich opisujemy poniżej.
W tym przypadku, zamiast bezpośredniego wytwarzania energii elektrycznej ze światła słonecznego, nowa technologia wykorzystuje energię słoneczną do napędzania reakcji chemicznych zdolnych do produkcji paliw, które magazynują energię słoneczną w wiązaniach chemicznych. Kataliza pozwala na kontrolowanie zarówno selektywności reakcji, jak i ogólnych wymagań energetycznych do napędzania tych przemian.
Ogniwa fotowoltaiczne zbierają światło słoneczne i przekształcają energię bezpośrednio w elektryczność. Ulepszone materiały i obniżone koszty sprawiły, że fotowoltaika stała się atrakcyjną opcją energetyczną. Problem w tym, że wiele odnawialnych źródeł energii, takich jak światło słoneczne i energia wiatrowa, nie zawsze jest dostępnych, dlatego kluczowe może okazać się jej przechowywanie.
Czytaj też: Ten podwodny czujnik czerpie energię z nietypowego źródła
Miliardy lat temu rośliny i inne organizmy fotosyntetyczne opanowały zdolność do wykorzystywania światła słonecznego do produkcji chemikaliów bogatych w energię. Niedawno naukowcy przeanalizowali kluczowe zmienne rządzące wydajnością reakcji chemicznych wykorzystywanych do produkcji paliwa za pomocą urządzeń. Opracowali model kinetyczny opisujący wzajemne oddziaływanie między absorpcją światła na powierzchni półprzewodnika, migracją ładunku w półprzewodniku, przenoszeniem ładunku do katalizatora oraz katalizą chemiczną.
Z prognoz wynika, że globalne zapotrzebowanie na energię wzrośnie z około 17 terawatów do 30 terawatów w połowie XXI wieku. Poza obecnymi ograniczeniami naukowymi oraz technologicznymi istotne będzie ustalenie wspólnej polityki, która pozwoli na efektywne, ale i ekologiczne podejście do produkowania energii.
[Źródło: phys.org; grafika: Arizona State University]
Czytaj też: W Wielkiej Brytanii jeżdżą już pociągi napędzane energią słoneczną
