Napenergia hasznosítás, hidrogénfejlesztés és –tárolás

Vezető: 
Dr. Ősz Katalin
Tagok: 
Józsa Éva (PhD hallgató)
Tagok: 
Gombár Melinda (kémia MSc hallgatók)
Tagok: 
Michnyóczki Judit (kémia MSc hallgatók)
Tagok: 
Lehóczki Tímea (biomérnök BSc hallgató)
Tagok: 
Vágó Barbara (kémia BSc hallgató)
Tagok: 
Illés Emese (vegyészmérnök BSc hallgató)

A napenergia hasznosítása napjainkban kiemelt jelentőségű területe a kémiának, a fosszilis energiaforrások ugyanis kifogyóban vannak, ugyanakkor alkalmazásul a jelentős károsanyag-kibocsátás miatt semmiképpen nem tekinthető környezetbarátnak. Az alternatív energiaforrások közül a napenergia hasznosítására jelenleg is számos módszer ismert, azonban ezek hatékonysága még jelentősen növelhető.
  A cérium(III)-ion által katalizált fotokémiai vízbontás képezi a homogén fázisú, napenergiát hasznosító folyamatok egyik nagy csoportját. Ebben a reakcióban a bruttó folyamat a víz fotokémiai bontása oxigén- és hidrogéngázra, amelyhez a szükséges energiát a fény biztosítja, a reakció katalizátora pedig a vizes oldatban található Ce(III)-só. A katalitikus ciklus első felét akár a fény vagy RuO2 (heterogén rendszerben) is képes katalizálni. A másik fél-reakcióhoz a fény (vagy más energiaforrás) szükséges, hogy egyáltalán végbemenjen, ezt is lehet azonban további katalizátorokkal gyorsítani. A cériumhoz koordinálódó különféle ligandumok alkalmazásával befolyásolni lehet egyrészt a Ce(III)/Ce(IV) redoxipotenciál értékét, másrészt a reakcióhoz szükséges pH-t.

Egy másik lehetőség alapján olyan fotoreakciókból indul ki, ahol a vizet oxidáljuk fotoérzékeny kinonok segítségével, majd a redukált hidrokinon képes egy következő, most már energiatermelésre alkalmas redukált vegyület oxidált párját (pl. karbonátiont) redukálni (pl. metanollá). A kinonok – R oldalláncuktól függően – vízben jól oldódnak, a biológiai szervezetekben is előforduló anyagok (fotokémiájuk biológiai szempontból is fontos, pl. plasztokinon, a fotorendszer II.-ben vesz részt).

Ezen rendszerek tanulmányozására egyrészt egy általunk kifejlesztett fotoreaktort alkalmazunk, amelyben a monokromatikus fényforrást LED-ek szolgáltatják, a folyamatok detektálása pedig optikai szálas spektrofoto-méterrel történik. Emellett diódasoros spektrofotométereket alkalmazunk (HP, illetve Analytika Jena gyártmány), melyekben a fotoreakció iniciálása és követése egyazon mérés során hajtható végre. Az utóbbi készülék beszerzésére már a TÁMOP 4.2.1./B-09/1/KONV-2010-0007 támogatásával nyílt lehetőség.