Kínai kutatók kifejlesztettek egy újfajta mesterséges levelet, amely a valódi levelekhez hasonlóan képes követni a nap mozgását. Az eszköz képes elektromos áramot termelni és potenciálisan hidrogénre és oxigénre bontani a vizet, így elvileg forradalmasíthatja az üzemanyag-előállítást.

Az új mesterséges levél rugalmas, napenergiával működő elektródákat kombinál egy védő gélbevonattal.Emellett egy innovatív, hőmérséklet-érzékeny polimerbe ágyazott szén nanocsövekből álló tartószerkezetet is tartalmaz. Amikor a mesterséges levél napfénynek van kitéve, ezek a nanocsövek felmelegednek, és a polimer összehúzódik. A közvetlen napfénynek nem kitett területek kitágult formában maradnak, ami azt eredményezi, hogy a levél a fényforrás felé „hajlik”.

A folyamat előnye, hogy motorok vagy más eszközök nélkül forgatja a levelet a mindenkori fényforrás felé. A kutatók szerint a mechanizmus hasonló ahhoz, ahogyan a növények, különösen a vízi növények, követik a napot. Mindezt sokkal hatékonyabban teszi, mint a hagyományos merev rendszerek. 

Megállapították például, hogy a fény 45 fokos beesési szögénél az eszköz 47 százalékkal nagyobb vízbontási hatékonyságot biztosít. Ha a fény 90 fokos szögben éri a levelet, a követőrendszer 866 százalékkal több hidrogén- és oxigénüzemanyagot termel.

A levelet egy olyan új gyártási technikával fejlesztették ki, amely üveg helyett könnyű műanyagra helyezi a fotoaktív anyagokat.A növényi sejtek citoplazmájának mesterséges másolatát is létrehozták hidrogél bevonatok segítségével. A bevonat átereszti a vizet, a „hulladék” gázok pedig távoznak a rendszerből. Működés közben a levél fotoanódja (a vizet hasító eszköz) 65 óra folyamatos működés után is megtartotta aktivitásának 73 százalékát. A természet által inspirált, mesterséges levél a víz alatt is kivételesen jól működik, egy olyan környezetben, ahol a hagyományos napelemek és más mesterséges levelek felmondják a szolgálatot.

Noha mindez nagyon szépen hangzik, egy súlyos problémát még nem küzdöttek le a tudósok: a technológiát egyelőre nem tudják stabilan méretezni, azaz a gyártása nem jövedelmező. A nanocsövek szerkezeti elemei például több nyomonkövetési ciklus során bizonyítottan rontják a teljesítményt. A kutatók szerint, ha a technológiát fel lehetne méretezni és robosztusabbá lehetne tenni, akkor az olyan új napenergia- és napenergia-üzemanyag-előállító rendszerek korszakát vezethetné be, amelyek mechanikus követőrendszerek nélkül, önállóan működhetnek. Ez lehetővé tenné az iparágak számára, hogy hatékonyabban és olcsóbban állítsanak elő energiát és bioüzemanyagokat. Ám ettől még messze vagyunk.

Forrás: Interesting Engineering

A borítókép illusztráció, forrás: Adobe Stock