Varje timme, solen mättar jorden med mer energi än människor använder på ett år. Att utnyttja en del av denna energi för att möta den globala efterfrågan har blivit en stor utmaning, med världen redo att fördubbla sin energiförbrukning på bara trettio år.

I en ny studie, forskare vid Biodesign Center for Applied Structural Discovery (CASD) och ASU:s School of Molecular Sciences tar en sida från naturens lektionsbok. Inspirerad av hur växter och andra fotosyntetiska organismer samlar in och använder solens strålningsenergi, de hoppas kunna utveckla teknik som skördar solljus och lagrar det som kolfritt eller kolneutralt bränsle.

"Den här artikeln beskriver en allmän men ändå användbar strategi för att bättre förstå katalysatorernas roll i ny teknik för att omvandla solljus till bränslen, "säger motsvarande författare Gary Moore.

Forskningen visas i det aktuella numret av American Chemical Society (ACS) tidskrift Tillämpade energimaterial och pryder sitt omslag.

Trots framstegen inom solpanelsteknik, deras begränsningar är uppenbara. Forskare vill lagra ackumulerad energi från solen i en koncentrerad form, att användas när och där det behövs. Katalysatorer - material som verkar för att påskynda den hastighet med vilken kemiska reaktioner uppstår - är en kritisk ingrediens för att skörda solljus och lagra det som bränslen, genom en process som kallas fotoelektrosyntes.

Som författarna visar, dock, katalysatorernas effektivitet är kritiskt beroende av hur de används i ny grön teknik. Målet är att maximera energieffektiviteten och där det är möjligt, utnyttja jordartade element.

Enligt Brian Wadsworth, forskare vid CASD -centret och huvudförfattare till den nya studien, en mindre-är-mer-metod för katalysatorer kan förbättra prestanda för fotoelektrosyntetiska enheter:

"Det finns en traditionell uppfattning att relativt höga belastningar av katalysator är fördelaktiga för att maximera reaktionshastigheterna och relaterad prestanda för katalytiska material, "Säger Wadsworth." Men Denna designstrategi bör inte alltid implementeras i sammansättningar som omfattar insamling och omvandling av solenergi, eftersom relativt tjocka katalysatorlager kan hämma prestanda genom att avskärma solljus från att nå ett underliggande ljusabsorberande material och/eller missgynna ackumulering av katalytiskt aktiva tillstånd. "

Den nya forskningen ger en ram för bättre förståelse av katalytisk prestanda i solbränsleenheter och pekar vägen mot ytterligare upptäckter.