Student World

Cesta k celé technologii byla poměrně složitá. Na Argonne National Laboratory, která spadá pod americké ministerstvo energetiky, začali od proteinu bakteriorodopsinu. V bakteriálním světě umožňuje bakteriorodopsin absorbovat sluneční energii a s jejím pomocí čerpat protony přes membránu – tím se vytvoří gradient vodíkových iontů, respektive energie fotonů se převede na energii chemickou. Tento protein v kombinaci s oxidem titaničitým a platinou dokáže vodu rozkládat na vodík a kyslík. Problém je, že je k tomu zapotřebí vyšší energie, než má viditelné světlo, tedy ultrafialové záření – a to představuje jen 4 % záření dopadajícího na zemský povrch.

Tým, který vedla Elena Rozhkova, se rozhodl proces uskutečnit i pomocí viditelného světla. K tomu byl potřeba nějaký materiál s velkým aktivním povrchem, který by dokázal rychle a efektivně přenášet elektrony. Navíc musel být biokompatibilní s bakteriorodopsinem (protein se nesměl rozkládat, denaturovat apod.). Volba logicky padla na grafen. Výsledkem byl systém, kdy protein i grafen absorbují viditelné světlo a grafen přenáší elektrony na oxid titaničitý. Světlo ze zeleného konce spektra současně způsobí, že bakteriorodopsin začne z okolní vody čerpat protony (vodíkové kationty) přes membránu a vede je na platinu. Platina je umístěna na vrchu vrstvy oxidu titaničitého, mezi ním a platinou pak z protonů a elektronů vzniká plynný vodík.

Výsledkem je systém o velikosti šířky pavoučího vlákna. Pro využití v praxi by technologii samozřejmě by nutné masivně škálovat. Každopádně ale bez nějakého podobného postupu nemá vodík jako zdroj energie valný smysl, když jeho výroba je nákladná a neekologická/energeticky náročná.

Zdroj: Phys.org

autor Pavel Houser