English
دومین همایش آموزش الکتروشیمی

مشاهده خبر

فتوسنتز مصنوعی

برای دهه ها، توسعه انرژی های تجدیدپذیر و بحث درباره سیاست هایی که آنها را در بر گرفته تا حد زیادی بر تولید برق متمرکز بوده است. اما بیش از 60 درصد انرژی جهان به صورت مستقیم از طریق سوخت های شیمیایی (به طور عمده سوخت های فسیلی) بدون هیچ گونه تبدیلی به برق تامین می شود. از این رو، هیچ تلاش واقعی برای مقابله با گرمایش جهانی از طریق کاهش انتشار کربن نمی تواند این محدودیت اساسی را نادیده بگیرد.

در آمریکا و دیگر کشورهای صنعتی جهان بسیاری از فعالیت ها مانند حمل و نقل هوایی و یا تولید آلومینیوم به سوخت های فسیلی وابسته بوده و نمی توان پیکربندی مجدد بر اساس استفاده از نیروی الکتریکی را برای آنها تعریف کرد. افزون بر این، به سوخت های فسیلی برای تولید برق نیازمند هستیم تا هم پاسخگوی تقاضای موجود و هم جبرانی برای کمبودهای سیستم های انرژی تجدیدپذیر مانند نیروی باد و خورشید باشد. در نتیجه، این پرسش مطرح می شود آیا جایگزینی کم کربن و مقیاس پذیر برای سوخت های فسیلی وجود دارد؟

یکی از روش های امیدوارکننده "فتوسنتز مصنوعی" است که در آن از مواد غیر بیولوژیکی برای تولید سوخت به صورت مستقیم از نور خورشید استفاده می شود. خورشید منبع انرژی تقریبا پایان ناپذیر محسوب می شود، در شرایطی که انرژی ذخیره شده در قالب پیوندهای شیمیایی همانند آنهایی که در سوخت های فسیلی یافت می شوند، قابل دسترس، کارآمد و راحت است.

پروژه انجام فتوسنتز مصنوعی پتانسیل بالایی برای تغییر شرایط کنونی حاکم بر کره‌ی زمین و زندگی تمامی انسان‌ها روی این کره‌ی خاکی دارد. جولیان ملکیوری، فارق‌التحصیل رویال کالج، موفق به ساخت برگی مصنوعی شده که قادر است بصورت طبیعی با استفاده از فتوسنتز به ادامه‌ی حیات بپردازد.

گیاهان طبیعی نمی‌توانند در فضاهایی بدون جاذبه به حیات خود ادامه دهند. ناسا تحقیقات گسترده‌ای را در رابطه با امکان تولید اکسیژن در مسافرت‌های فضایی با مسافت‌های زیاد انجام می‌دهد. استفاده از گیاهان مصنوعی با توانایی انجام فوتوسنتز می‌تواند راهکاری برای انجام سفرهای فضایی با مسافت‌های بالاتری باشد.

این برگ مصنوعی با قابلیت فوتوسنتز از ترکیب کلروپلاست‌ها در ساختار پروتئین‌های سیلک ساخته شده است. کلروپلاست‌های مورد استفاده از سلول‌های گیاهان طبیعی و پروتئین‌های سیلک نیز از فیبرهای طبیعی سیلک گرفته شده است. همچون گیاهان طبیعی، این برگ نیز نیازمند مقداری نور آفتاب و کمیآب برای تولید اکسیژن است. مهم‌ترین توانایی این گیاه قابلیت تولید اکسیژن در عین دریافت کمترین میزان انرژی است.

 

به گفته‌ی محققان برای انجام فتوسنتز مصنوعی وجود یک الکتروکاتالیست کارا بسیار ضروری است.
 
هاین فری از آزمایشگاه برکلی که یکی از محققان پیشرو در این حوزه‌ است می‌گوید اکسیداسیون آب و تولید اکسیژن دارای مراحل متعددی است ما موفق شدیم با استفاده از نانوبلورهای اکسید کبالت این فرآیند را ساده‌سازی کنیم به طوری که فرآیند اکسیداسیون آب با سرعت بالاتری انجام شود. این مرحله یکی از چالش‌های اصلی محققان در مسیر "فتوسنتز مصنوعی" بوده است.
 
محققان اظهار داشتند در فتوسنتز مصنوعی، آب اکسید شده که این امر منجر به تولید الکترون و پروتون می‌شود. در این فرآیند نیاز به یک الکتروکاتالیست با کارایی بالا است که بتواند به سرعت نور خورشید را جذب کرده و واکنش اکسیداسیون را انجام دهد. گروه تحقیقاتی هاین فری به مدت 5 سال روی تولید الکتروکاتالیست مناسبی برای این فرآیند بوده‌اند که در نهایت نانوبلورهایی از جنس اکسید کبالت را تولید کردند. این گروه به مطالعه مکانیسم عملکرد این ترکیب در فرآیند فتوسنتز مصنوعی پرداختند که برای این کار از روش طیف‌سنجی FTIR استفاده کردند.
 
هاین فری می‌گوید پیش از این مشخص شده بود که اکسید کبالت می‌تواند در این فرآیند مفید باشد، روی سطح کبالت سایت‌هایی وجود دارد که می‌تواند به عنوان بستری برای انجام واکنش باشد.
 
یافته‌های این پروژه نشان داد که اکسید کبالت دارای دو نوع سایت است که یکی از آنها واکنش اکسیداسیون را با سرعت بالا و دیگری با سرعت پایین انجام می‌دهد.
 
ما موفق شدیم سایت‌های با قابلیت کاتالیزوری بالا را شناسایی کرده و نانوبلورهایی تولید کنیم که غنی از این سایت‌ها هستند با این کار فرآیند سرعت فتوسنتز مصنوعی را به شکل قابل توجهی افزایش دادیم.
تعداد بازدید : 255
تاریخ انتشار: 1394/09/07 - 23:36
پیوند ها

محورها
Skip Navigation Links.
Collapse دسته بندیدسته بندی
Expand محور عمومیمحور عمومی
محیط زیست، الکتروشیمی سبز و آموزش الکتروشیمی
آموزش الکتروشیمی و اقتصاد مواد و انرژی
بازدیدهای علمی، کارورزی و آموزش الکتروشیمی
فرآیندهای الکتروشیمیایی و زندگی روزانه
بهداشت، تندرستی و آموزش الکتروشیمی
تلفن های هوشمند، شبکه جهانی وب و آموزش الکتروشیمی از راه دور
نقد جایگاه الکتروشیمی در برنامه های درسی و آینده پژوهشی در آموزش الکتروشیمی
موضوع های مورد نیاز و قابل طرح الکتروشیمی در کتاب های درسی آینده
شیوه های تازه و نوآورانه ی ارایه مفاهیم الکتروشیمی در کلاس و کتاب درسی
چگونگی ایجاد و رفع کج فهمی ها در مبحث الکتروشیمی
طراحی و ساخت ابزار تعاملی ساده برای تدریس الکتروشیمی
الکتروشیمی برای کودکان
طراحی فعالیت، نمایش و آزمایش ساده برای تدریس الکتروشیمی
اطلاعات همایش
  آدرس دبیرخانه: تهران، دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده علوم، دفتر انجمن الکتروشیمی ایران   شماره تماس: 82884713-021     پست الکترونیکی: iranecs@gmail.com     نمابر:  
كليه حقوق وب سایت برای دومین همایش آموزش الکتروشیمی محفوظ است.
adak-co.ir