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새로운 방법은 에너지를 얻는 데 매우 중요합니다.

식물과 다른 유기체가 햇빛을 화학 에너지로 바꾸는 과정에 대해 들어본 적이 있을 것입니다. 식물이나 조류가 산소(O 2 )를 방출하고 이산화탄소(CO 2 )를 소비하는 과정인 광합성 덕분에 지구상의 생명체는 계속 존재합니다. 그러나 우리가 그러한 자연적인 에너지 획득 방법을 인공적으로 재현할 수 있다면 어떨까요?

캄피나스주립대학교(Unicamp) 화학연구소(IQ) 연구원 그룹은 에너지 생산을 주 목적으로 인공적으로 광합성을 수행하기 위해 나노미터 규모(미터의 10억분의 1)의 물질을 개발했습니다.

"식물이 수행하는 자연 광합성 시스템에 대한 기존 지식을 기반으로 우리는 인공 재료, 전기 또는 태양 에너지의 연료에 대한 광합성 기능의 핵심 사항을 재현하려고 노력하고 있습니다." Unicamp의 IQ, FAPESP Agency에.

인공 광합성의 아이디어는 20세기 초에 시작되었지만 몇 년 전만 해도 가능하다고 여겨졌습니다. 일부 과학적 발전으로 실험실에서 태양 에너지와 물을 사용하여 수소와 산소 가스를 생성할 수 있게 되었습니다 , 감독 Megiatto 에 따르면 .

혁신 중 아마도 가장 중요한 것은 태양 에너지에 의해 활성화될 때 반응을 가속화하여 물 분자를 수소와 산소로 분해하는 촉매 물질일 것입니다.

실리콘 태양 전지판도 개발되어 이러한 광활성 물질을 기존 연료 전지에 연결할 수 있는 가능성을 열어주었습니다. 즉, 수소와 산소 가스를 결합하여 물 분자를 다시 형성함으로써 화학 물질을 전기 에너지로 변환하는 전기화학 전지입니다. Dirceu Megiatto에 따르면 문제는 재료를 연료 전지에 연결하는 것입니다. 그는 “신소재에서 생산된 수소와 산소를 연료전지에 활용할 수 있다면 물과 전기를 다시 생산해 인공광합성 사이클을 막을 수 있을 것”이라고 말했다.

그러나 광합성을 위한 재료로 실리콘 플레이트를 사용하는 데는 몇 가지 단점이 있습니다.

실리콘의 대안

실리콘 태양 전지판은 당시 실행 가능하지 않았기 때문에 인공 광합성을 생성하기 위한 대체 천연 재료가 모색되었습니다. Unicamp의 IQ는 자연 자체에서 이러한 대안을 추구했습니다. 녹색을 띠는 것 외에도 식물이 광합성을 위해 자연적으로 사용하는 색소인 엽록소보다 더 나은 촉매는 없습니다. “이 분자들은 자연에서 벗어나 태양 에너지를 흡수할 수 있는 방법입니다. 그러나 그들의 화학적 합성 과정은 어렵고 비용이 많이 듭니다.”라고 Megiatto가 말했습니다.

따라서 포르피린이라는 인공 엽록소가 생성되었습니다. 천연 엽록소가 제공하지 않는 화학적 안정성과 사용하기 쉽습니다.

"이러한 물질은 촉매에 연결될 때 물 분자의 산화를 통해 태양 에너지를 화학 에너지로 변환하는 데 매우 유망한 것으로 나타났지만 현재로서는 광합성이 아닌 수용액에서만 연구되고 있습니다. 실제 장치입니다.”라고 Megiatto가 말했습니다.

이제 목표는 생성된 분자로 광활성 고분자 필름을 형성하여 고체 물질을 개발하고 이를 태양 전지의 기능에 필요한 금속 및 반도체 판(전극)에 증착하는 것입니다.

"이 프로젝트에서 얻은 지식은 바이오 연료 생산에 사용되는 식물의 수확량을 늘리기 위한 농업 연구에도 적용할 수 있습니다."라고 Megiatto는 결론지었습니다.

출처: FAPESP 에이전시