Pozwól zaprosić się na spacer pięknymi śródziemnomorskimi uliczkami usłanymi kwiatami i ozdobionymi koszami warzyw i owoców. Zatrzymaj się na chwilę. Może masz ochotę skosztować winogron, fig, soczystego arbuza? Co czujesz? Czy jest to orzeźwienie z głęboką nutą słodyczy? Czy zastanawiasz się, co sprawia, że słodycz świeżych owoców dostarcza nam tyle energii, dzięki czemu możemy swobodnie funkcjonować? A gdyby tak dostarczyć tej samej energii do naszych smartfonów, laptopów, samochodów, samolotów?…
Owoce, które spożywamy na co dzień, zawierają w głównej mierze wodę i cukry oraz witaminy. Cukry to nic innego jak atomy węgla połączone w odpowiedni sposób z atomami tlenu i wodoru. Przeprowadźmy syntezę polegającą na tworzeniu nowych wiązań chemicznych pomiędzy atomami węgla, w wyniku której dochodzi do jednoczesnego ich przegrupowania. Utworzone układy związków chemicznych w dużej mierze przypominać będą struktury grafenowe, czyli pierścienie sześcioczłonowe z wiązaniami zdelokalizowanymi.
Powstaje pytanie, jak to powiązać z energią?
Takie nanostruktury są w stanie rewersyjnie, czyli w sposób odwracalny, przyłączać wodór – działają jako magazyny energii. Uwalniany ze struktur wodór w reakcji z tlenem daje nam porcję energii, którą możemy wykorzystać do napędów naszych samochodów czy samolotów.
Tani wodór uzyskujemy z nadmiarowej energii wyprodukowanej przez farmy wiatrowe. Wówczas możliwy jest proces zasilania elektrolizy wody, z której powstaje czysty wodór i tlen cząsteczkowy.
Jak możemy zasilać nasze smartfony czy laptopy przy zastosowaniu zielonej energii?
Zsyntezowane nanometryczne struktury węglowe zwane grafenowymi kropkami kwantowymi można wykorzystać do budowy przezroczystych i elastycznych ogniw fotowoltaicznych. Ogniwa te mogą osiągnąć dwukrotnie wyższą sprawność niż obecnie najlepsze ogniwa krzemowe. Ich dodatkową zaletą jest niski koszt wytworzenia i recyklingu.
Jak magazynować pozyskaną energię słoneczną?
Wyobraź sobie, że te same struktury węglowe stanowić mogą elektrody nowoczesnych baterii litowo-jonowych, których pojemności mogą przekraczać nawet trzykrotnie obecnie stosowane. Ładowanie odbywać się będzie w kilkanaście minut, a ich żywotność może osiągnąć wiele tysięcy cykli.
Zatem każdy zerwany owoc może posłużyć do tego, aby z jego ekstraktu zsyntezować nanostruktury węglowe, które pomogą nam przetworzyć energię słoneczną, wytworzyć z nadmiarowej energii generowanej przez farmy wiatrowe wodór, który następnie zmagazynujemy w układach przestrzennie zorientowanych grafenowych kropek kwantowych. Natomiast energia ze słońca będzie przetwarzana przez ultracienkie i przezroczyste materiały i dalej magazynowana w bateriach również zbudowanych z podobnych układów struktur węglowych.
Zapraszam do laboratorium. Nie zapomnij zabrać owoców na „drugie śniadanie”, abyśmy mieli energię do wspólnej pracy.
