วัสดุที่ได้รับแรงบันดาลใจจากธรรมชาติ จะสามารถเปลี่ยนน้ำให้เป็นเชื้อเพลิงได้

นักวิทยาศาสตร์ได้พบหลักการในการออกแบบวัสดุที่สามารถสร้างพลังงานสะอาดให้กับโลกใบนี้ โดยการเปลี่ยนน้ำให้กลายเป็นเชื้อเพลิง โดยใช้เพียงพลังงานจากแสงอาทิตย์

นักเคมีจาก University of Reading ได้กล่าวว่าตัวเร่งปฏิกิริยาแบบใหม่สามารถจำลองการดูดซับพลังงานจากดวงอาทิตย์แบบพืช ซึ่งจะสร้างพลังงานที่แยกน้ำออกเป็นไฮโดรเจนและออกซิเจน และยังสามารถผลิตไฮโดรเจนที่ใช้สำหรับเซลล์เชื้อเพลิงได้อีกด้วย วัสดุชนิดใหม่ที่มีความซับซ้อนนี้ยังถูกใช้ในการเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศให้เป็นเชื้อเพลิงที่มีคาร์บอนเป็นพื้นฐาน เช่น เมทานอล

ในการจะทำให้กระบวนการนี้มีประสิทธิภาพที่มากขึ้น นักวิทยาศาสตร์จะใช้ photocatalyst ซึ่งเป็นวัสดุที่ดูดซับแสงจากดวงอาทิตย์แล้วนำพลังงานนั้นไปให้อิเล็กตรอนใช้ในการเปลี่ยนระดับชั้นพลังงาน หลังจากที่อิเล็กตรอนเปลี่ยนชั้นพลังงาน จะทำให้เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชั่นขึ้นสองครั้งเพื่อจะแยกน้ำเป็นออกซิเจนกับไฮโดรเจน โดยกระบวนการนี้ต้องการพลังงานในรูปของกระแสไฟฟ้าที่ได้จากการเปลี่ยนระดับชั้นพลังงานของอิเล็กตรอน และให้เชื้อเพลิงที่สามารถใช้งานได้กลับออกมา

 “การตามหาวัสดุที่จะช่วยผลิตเชื้อเพลิง เปรียบเหมือนกับจอกศักดิ์สิทธิ์ในวงการวิทยาศาสตร์ การค้นพบใหม่ของเราจะเป็นก้าวสำคัญในการตามหาพลังงานใหม่ที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและมีราคาถูก” – ดร Ricardo Grau-Crespo ภาควิชาเคมี จาก University of Reading

แต่ทว่าการจะหา photocatalyst ชั้นดีนั้นทำได้ยาก หนึ่งใน photocatalyst ที่ดีที่สุดคือวัสดุที่ชื่อว่า Titanium Oxide ซึ่งสามารถผลิตไฮโดรเจนได้น้อยมากๆ และสามารถดูดซับพลังงานจากแสงอัลตร้าไวโอเล็ตเพียงอย่างเดียวเท่านั้น โดยทีมวิจัยได้ใช้ซุปเปอร์คอมพิวเตอร์ในการสร้างแบบจำลอง ซึ่งผลที่ได้คือพวกเขาพบ photocatalysts หลายตัวที่จะใช้ในการผลิตเชื้อเพลิง และจากการวิจัยทำให้พวกเขาได้พบว่าสาร Metal Organic Frameworks (MOFs) (สารประกอบที่มีลักษณะเป็นโครงข่ายที่มีส่วนประกอบเป็นโลหะกับสารอินทรีย์) ซึ่ง MOFs บางชนิดแสดงถึงโครงสร้างทางไฟฟ้าที่ต้องการใช้ในการเร่งปฏิกิริยาที่กล่าวไปข้างต้น

“งานวิจัยของพวกเราได้รับแรงบันดาลใจจากธรรมชาติ เช่นพอร์ไฟรินซึ่งเป็นองค์ประกอบพื้นฐานของเม็ดเลือดแดง มีความเกี่ยวข้องกับคลอโรฟิลด์ในพืชที่สามารถเปลี่ยนแสงอาทิตย์เป็นพลังงานเคมีได้ “

ความท้าทายของเราในตอนนี้คือ การรวมตัวเร่งปฏิกิริยาทั้งหลายในธรรมชาติให้เป็นวัสดุที่สามารถทำปฏิกิริยาทางเคมีได้ตามที่เราต้องการ และถ้าเราทำได้มันจะสามารถเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานเคมีได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ที่มา http://phys.org/news/2015-10-material-nature-fuel.html
เรียบเรียงโดย @MrVop