Bazı süreçler söz konusu olduğunda, doğayı yenmek zordur. Örneğin fotosentezi ele alalım. Yaprakları sayesinde ağaçlar havadaki karbondioksiti emip suyla birleştirerek yaşamak için ihtiyaç duydukları enerjiyi elde ederken, gezegenin geri kalanına da sağlıklı bir dozda oksijen geri gönderebiliyor.
Bu nedenle bilim insanları, bir yapraktan daha iyisini yapmaya çalışmak yerine, onu taklit etmek ve ilkelerini benzersiz şekillerde uygulamak için yıllarını harcadılar. Sentetik gazdan farmasötik ilaçlara kadar her şeyi üretebilen yapay yapraklar görmüş olsak da, bu küçük teknoloji parçalarının en umut verici kullanımlarından biri hava ve sudan hidrojeni serbest bırakmaktır. Bu, doğal fotosentezde bitkilerin su moleküllerinin hidrojen ve oksijen atomlarını ayırmasıyla gerçekleşir.
Fotoelektrokimyasal hücreler (FEKH'ler) olarak bilinen mevcut hidrojen üreten yapay yapraklar, suyu hidrojen ve oksijene ayıran akımı oluşturmak için ışıkla çalışan elektrotlar kullanır. Bunların en iyileri, bir sistemden ne kadar net güç elde edildiğinin bir ölçüsü olan %19'luk bir enerji dönüşüm oranına sahiptir. Karşılaştırma yapmak gerekirse, şu anda çalışan en iyi güneş panelleri yaklaşık %24'lük bir enerji dönüşüm oranına sahiptir.
FEKH'leri bu oranın ötesine itmekle ilgili sorunlardan biri, işlem sırasında elektrotların çalıştığı elektrolit çözeltisinde kabarcıklar oluşmaya başlamasıdır. Bu kabarcıklar elektrotlara temas eden çözeltinin önüne geçebilir ve ayrıca sistemin ışığı absorbe etme kabiliyetini de engelleyebilir.
Kabarcık sorununu çözebileceklerini düşünen Almanya'nın Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie (HZB) araştırmacıları, FEKH'lerin iç işleyişine daha fazla atmosferik basınç uygulama fikrini test ettiler. Çalışma basıncının 8 bar'a çıkarılması halinde, kabarcıkları sistemin toplam enerji kaybını yarıya indirecek kadar uzak tutabildiklerini ve bunun da mevcut altın standart sistemlere göre %5-10 daha fazla enerji dönüşüm oranına yol açabileceğini buldular.
Çalışmanın başyazarı Feng Liang, "Optik saçılma kayıpları bu basınçta neredeyse tamamen önlenebilir" dedi. "Ayrıca ürün geçişinde, özellikle de oksijenin karşı elektroda transferinde önemli bir azalma gördük."
Liang ve meslektaşları bulgularını Nature Communications dergisinde yayınladılar.