Strålende jernmolekyle kunne give billigere solenergi

For første gang, det er lykkedes for forskere at skabe et jernmolekyle, der både kan fungere som fotokatalysator til at producere brændstof og i solceller til at producere elektricitet. Resultaterne indikerer, at jernmolekylet kunne erstatte de dyrere og sjældnere metaller, der bruges i dag.

Nogle fotokatalysatorer og solceller er baseret på en teknologi, der involverer molekyler, der indeholder metaller, kendt som metalkomplekser. Metalkompleksernes opgave er i denne sammenhæng at absorbere solstråler og udnytte deres energi. Metallerne i disse molekyler udgør et stort problem, imidlertid, da de er sjældne og dyre metaller, såsom ædelmetalerne ruthenium, osmium og iridium.

"Vores resultater viser nu, at ved hjælp af avanceret molekyledesign, det er muligt at erstatte de sjældne metaller med jern, som er almindelig i jordskorpen og derfor billig, "siger kemiprofessor Kenneth Wärnmark fra Lunds universitet i Sverige.

Sammen med kolleger, Kenneth Wärnmark har i lang tid arbejdet på at finde alternativer til de dyre metaller. Forskerne fokuserede på jern, som med dens seks procents udbredelse i jordskorpen, er væsentligt nemmere at kilde. Forskerne har produceret deres egne jernbaserede molekyler, hvis potentiale til brug i solenergiapplikationer er blevet bevist i tidligere undersøgelser.

I denne nye undersøgelse, forskerne er gået et skridt videre og udviklet et nyt jernbaseret molekyle med evnen til at fange og udnytte solenergis energi i tilstrækkelig lang tid til, at det kan reagere med et andet molekyle. Det nye jernmolekyle har også evnen til at lyse længe nok til at gøre det muligt for forskere at se jernbaseret lys med det blotte øje ved stuetemperatur for første gang.

"Det gode resultat afhænger af, at vi har optimeret molekylstrukturen omkring jernatomet, " forklarer kollega Petter Persson fra Lunds Universitet.

Undersøgelsen er nu offentliggjort i tidsskriftet Videnskab . Ifølge forskerne, det pågældende jernmolekyle kunne bruges i nye typer fotokatalysatorer til produktion af solbrændstof, enten som hydrogen gennem spaltning af vand eller som methanol fra kuldioxid. Desuden, de nye fund åbner op for andre potentielle anvendelsesområder for jernmolekyler, f.eks. som materialer i lysdioder (LED'er).

Det, der overraskede Lund -forskerne, er, at de nåede frem til gode resultater så hurtigt. På godt fem år, det lykkedes dem at gøre jern interessant til fotokemiske anvendelser, med egenskaber stort set lige så gode som de bedste ædelmetaller.

"Vi troede, det ville tage mindst ti år, " siger Kenneth Wärnmark.