Solens lys skinner ned gennem grønne trækroner

Forskere lagrer Solens energi som brændstof

Fotosyntese er den hellige gral i naturens vedvarende energikredsløb. Nu har forskere fundet en ny måde at efterligne planternes særlige energiproduktion på – en metode, der kan producere grønt brændstof alene ved Solens hjælp.

Fotosyntese er den hellige gral i naturens vedvarende energikredsløb. Nu har forskere fundet en ny måde at efterligne planternes særlige energiproduktion på – en metode, der kan producere grønt brændstof alene ved Solens hjælp.

Shutterstock

Forskere har i årevis kæmpet for at efterligne planternes evne til at forvandle sollys til energi gennem fotosyntese, fordi det vil være et gennembrud for den grønne omstilling.

Nu har forskere fra eliteuniversitet Cambridge i England fundet den hidtil bedste løsning på problemet.

Den nye opfindelse er et såkaldt “fotoark”, som tager CO2, vand og sollys og omdanner dem til ilt og myresyre, som kan lagres som brændstof.

Dr. Qian Wang holder sin foto ark op foran kameraet

Prototypen på fotoarket måler bare fire gange fem centimeter, men kan efter forskernes udsagn nemt skaleres op til flere kvadratmeter og på den måde indgå i større anlæg, som vi kender det fra solfarme.

© Cambridge University

Myresyren kan bruges som brændstof i sig selv – den er flydende og let at opbevare og transportere – men den indeholder også brint og kan derfor omdannes til brintgas, som kan anvendes i brændselsceller i fx brintbiler.

Efterligner naturens fotosyntese

Almindelig fotosyntese fungerer i grove træk ved, at planten omdanner sollysets energi, CO2 fra luften og vand fra jorden til ilt og kemisk energi i form af kulhydratbaseret biomasse - sukkerstoffer - i planten.

Fotoarket fungerer næsten på samme måde, men den kemiske energi, der kommer ud i den anden ende har form af myresyre i stedet for kulhydrater.

Fotoarket består af en guldplade på 20 kvadratcentimeter, som er belagt med særligt kemisk pulver. Belægningen fungerer som en fotokatalysator, der reagerer med sollys. Pladen er lavet af guld, fordi det stimulerer den katalyserende belægning.

Når fotoarket forbindes med vand og CO2 og rammes af Solens stråler, producerer det myresyre, som kan omdannes til grøn brint.

© Cambridge University

Guldpladen sænkes ned i vand, og når Solens lys rammer den kemiske belægning, sættes gang i en fotokatalytisk proces, hvor elektroner bliver slået løs af lysets fotoner. Det skaber frie radikaler – altså ustabile atomer – som reagerer med det tilgængelige vand og CO2, indtil der til sidst kun er ilt og myresyre tilbage.

Myresyren kan efterfølgende køres gennem endnu en katalytisk proces, der omdanner den til brintgas.

Sådan forvandles myresyre til brændstof og strøm:

Grafik af myresyres omdannelse til elektricitet

Flydende myresyre – formic acid eller CH2O2 – opbevares i en tank og pumpes derfra over i en såkaldt reformer, hvor katalysatoren ruthenium, et platinmetal, omdanner myresyren til kuldioxid og brint på gasform. Gasserne driver en brændselsceller og producerer strøm – mens restproduktet kuldioxid kan genbruges til at skabe endnu mere myresyre. Eneste andet affaldsstof i processen er vand.

© Laura Cipriano

Kan blive kilde til grøn brint

Brint har i dag svært ved at konkurrere med batterier som den foretrukne måde at opbevare grøn energi på – blandt andet fordi brintproduktionen primært foregår ved at omdanne naturgas under høj temperatur. Det kræver meget energi og udleder store mængder CO2.

Men potentialet er stort. For når brint omdannes til elektricitet i en brændselscelle, udledes intet andet en vanddamp.

Hvis det nye fotoark kan gøres så effektivt, at det er værd at skalere op til masseproduktion, kan det blive et gennembrud for brintøkonomien. Den kunstige fotosyntese kræver nemlig ikke andet end sollys for at producere energi, der kan lagres som grøn brint.