Adjunkt Peter Vesborg fra DTU Fysik har modtaget knap 2,5 mio. kr. fra Det Frie Forskningsråd til udviklingen af et kunstigt blad. Bladet skal producere miljøvenlige brændstoffer ud fra sol, vand og luft.
Det lyder som en dag på stranden. Sol, vand og luft skal i fællesskab bruges til at producere miljøvenlige brændstoffer, eksempelvis brint.
Det Frie Forskningsråd har netop bevilliget 2.463.840 kr. til projektet 'Efficient, two-photon water splitting photoelectrode' ledet af adjunkt Peter Christian Kjærgaard Vesborg fra DTU Fysik. Målet er at udvikle et kunstigt blad, der effektivt og billigt kan bruge sollys til at spalte vand og danne brint.
Bedre udnyttelse af solens lys
Processen med at bruge lys, vand og luft til at lave brændstoffer kaldes også for kunstig fotosyntese, fordi det efterligner planternes metode til at omdanne energien fra sollys til sukker, som er planternes brændstof. I projektet udnyttes et ”tandem design” hvori den kombinerede energi fra to synlige fotoner (lysets energirige partikler) driver vandspaltningen. Dette er smart i forhold til enkelt-foton designs, hvor kun ultraviolet lys har tilstrækkeligt med energi til at spalte vand. I to-foton designet kan det kunstige blad udnytte det synlige lys, som der er er langt mere af i solens spektrum end ultraviolet lys. Dermed kan processen forløbe hurtigere i tandem-designet.
- Udfordringen ved at lave en tandemstruktur er, at den består af to forskellige materialer, der skal have tæt kontakt. Og det kan kun lade sig gøre, hvis afstanden fra atom til atom, den såkaldte gitterkonstant, i begge materialer er ens. Ellers bliver det problematisk at få strukturerne til at hænge sammen. Det svarer til at samle legoklodser fra to forskellige fabrikater. Hvis afstanden mellem knopperne på de to typer klodser er forskellige, kan man ikke sætte dem sammen, forklarer Peter Vesborg.
Dyrkningsprocessen skal forbedres
Det har vist sig, at silicium, som man allerede i mange år har brugt til vandsplitning, og så det sammensatte materiale gallium-fosfor-nitrid (GaPN) har samme gitterkonstant og derfor er gode at sætte sammen i en tandemstruktur. Den centrale forskningsaktivitet i projektet er derfor at optimere dyrkningsprocessen for GaPN på silicium.
- På papiret virker det ret godt. Hvis det også virker i virkeligheden, burde man i hvert fald i laboratoriet kunne lave et kunstigt blad
med en ret høj virkningsgrad, slutter Peter optimistisk.