Nytt steg mot en framtida produktion av solbränslen

Ett sätt att lagra solenergi är att omvandla energin direkt till ett bränsle. Forskare vid Uppsala universitet har i en ny studie påvisat en reaktion som gör processen att skapa bränsle från solens energi mer effektiv och mindre energikrävande. Resultaten publiceras i Nature Chemistry idag.

Solenergi finns i stora mängder. På en timme tar jorden emot lika mycket solenergi som människan förbrukar på ett år. För att möta våra behov även då solen inte lyser så starkt, till exempel på natten eller vintern, måste solenergin kunna lagras. Ett sätt att göra detta kan vara att omvandla solenergin direkt till ett bränsle, som till exempel vätgas eller en alkohol, ur enkla råvaror som vatten och koldioxid.

För att effektivt och energisnålt kunna tillverka bränslet krävs en bra kemisk katalysator som underlättar processen. Exakt vilka kemiska steg som en katalysator tar är inte alltid känt utan måste först undersökas noga. Den kunskapen ger hjälp att förstå hur man kan skräddarsy ännu bättre katalysatorer.

Nu har forskare vid Uppsala universitet kunnat påvisa en reaktion där katalysatormolekylen tar två reaktionssteg på en gång på sin väg mot ett bränsle. Därigenom kan den undvika mer energikrävande och långsamma mellansteg. Studiens resultat visar på möjligheten att skräddarsy processen så att man kan omvandla vatten och koldioxid till ett bränsle på ett mer effektivt sätt än idag. Det är ett steg mot en framtida produktion av solbränslen.

Forskarna har använt ett metallkomplex som modell för katalysatorn, ett wolfram-hydrid-komplex. Detta fick reagera med olika oxidanter och baser som tar elektroner och protoner från komplexet, och forskarna mätte hur snabbt reaktionerna skedde. Med hjälp av fysikalisk-kemisk analys visade försöksresultaten att med de svagaste oxidanterna och baserna – vilket motsvarar en energisnål process – överfördes elektronen och protonen samtidigt från komplexet till oxidanten respektive basen, vilket kallas en konsertant reaktion. Forskarna vill nu gå vidare och designa katalytiska komplex som producerar vätgas i konsertanta och energisnåla reaktioner, och finjustera den molekylära strukturen så att reaktionen sker så fort som möjligt.

För mer information kontakta: Leif Hammarström, tel: 070-4250832, 018-471 3648, e-post: Leif.Hammarstrom@kemi.uu.se

“Concerted Proton-Coupled Electron Transfer from a Metal Hydride Complex”, Nature Chemistry