Главная / Новости / Отрасли ТЭК / Путь к водородной энергетике - искусственный фотосинтез

Новости


14:51, 7 Марта 10
Альтернативная энергетика Германия
Путь к водородной энергетике - искусственный фотосинтез

Наступление эпохи водородной энергетики тормозится тем, что производство водорода - процесс весьма энергоемкий. По мнению немецких ученых, перспективным методом получения водорода может стать искусственный фотосинтез.

Многие эксперты не представляют себе энергетику будущего без водорода в качестве экологичного энергоносителя. Но в природе водород в чистом виде практически не встречается. К относительно доступным методам его получения относятся паровая конверсия природного газа и метана, газификация угля и электролиз воды, однако все это - процессы энергоемкие, пишет Deutsche Welle.
А значит, энергобаланс, к примеру, топливного элемента, если учитывать энергозатраты на получение водорода, никакого прорыва в светлое будущее не сулит - по крайней мере, до тех пор, пока производство водорода не будет переведено на возобновляемые источники энергии.
Один из путей предлагают ученые Института прикладной физики твердого тела Общества имени Фраунгофера во Фрайбурге. Они считают перспективным последовать примеру живой природы - ведь растениям для производства водорода вполне достаточно воды, солнечного света и биокатализаторов.
Профессор Кристоф Небель (Christoph Nebel) поясняет: "Нужно представлять себе дело так, что фотосинтез происходит повсюду, он буквально окружает нас. Любое дерево, любой куст производят водород в процессе фотосинтеза. И сегодня ученые в разных странах мира прилагают немало усилий к тому, чтобы воспроизвести и реализовать всю эту биохимию искусственно".
Сам профессор разрабатывает эту тематику вот уже третий год. Он уверен, что искусственный фотосинтез ляжет в основу экологичной энергетики будущего: "Сегодня мы лучше разбираемся в том, как функционируют белки, поэтому, я думаю, сейчас самое время более активно взяться за разработку промышленной технологии на базе фотосинтеза. Так же, как лет 60 назад началась разработка фотогальванических устройств на базе фотоэффекта".
Но если элементы солнечных батарей представляют собой, по сути дела, просто тонкие полупроводниковые пленки или пластины, в которых происходит прямое преобразование солнечной энергии в электричество, то устройство, способное осуществить искусственный фотосинтез, гораздо сложнее. Ключевую роль здесь играют молекулы светочувствительных белков, накапливающие под действием солнечного излучения электрический заряд.
А этот заряд, в свою очередь, может разложить молекулу воды на составные элементы - водород и кислород. "То есть мы берем молекулы белков, размещаем их на некоей поверхности и подвергаем солнечному облучению, - говорит профессор Небель. - Если все это происходит в водной среде, то начинает выделяться водород".
Главным действующим лицом в этой схеме является одна из разновидностей цитохрома-С (небольшой протеин, присутствующий в митохондриях всех живых организмов). Митохондрии - это органеллы клетки, обеспечивающие ее энергией. Чтобы создать белкам оптимальные условия для трансформации света в электрический заряд, профессор Небель соорудил для них что-то вроде ложа для йогов - или, если хотите, кровати Рахметова из романа Чернышевского "Что делать", - но только в миниатюрном масштабе.
Устройство представляет собой небольшую пластину, утыканную несметным количеством крохотных алмазных штырьков с шагом в несколько нанометров. В образованных штырьками ячейках и расположены молекулы белков. Во избежание их деградации вся конструкция погружена в физиологический раствор, то есть раствор поваренной соли в воде. Под воздействием света молекулы белков передают один из своих электронов алмазным штырькам, с которыми они химически связаны.
Поскольку алмаз - это чистый углерод, он идеально подходят в качестве материала для такой матрицы, - говорит профессор Небель: "Деградации в принципе не происходит, поскольку углерод в жидкости не окисляется. Если бы вы изготовили поверхность из металлов или кремния, идеального полупроводника, то у вас возникли бы серьезные проблемы при переходе в жидкость. Кремний окисляется, образует кварцевый песок, из него прочную и долговечную поверхность не получишь. Поэтому для наших целей оптимальный материал - углерод. Это не обязательно должен быть алмаз, но алмаз удобен в обращении и обходится не так уж дорого в производстве".
На сегодняшний день фрайбургские ученые во главе с профессором Небелем уже располагают алмазно-белковыми наноструктурами размером с ладонь. Коэффициент полезного действия таких жидкостных солнечных элементов с функцией производства водорода может достигать 20, а то и 30 процентов - по крайней мере, в теории.
"В наших структурах этот показатель составляет менее одного процента, - признается профессор Небель. - Но это сопоставимо с КПД деревьев. Если посмотреть на природный фотосинтез, то его эффективность составляет - в зависимости от того, о каких растениях или водорослях идет речь, - от 0,5 до 1,5 процентов".
Таким образом, по части эффективности искусственные структуры профессора Небеля уже сегодня могут конкурировать с живой природой. Но что касается долговечности, тут есть еще над чем поработать. Дело в том, что интенсивное солнечное облучение разрушает светочувствительные белки в алмазных ячейках.
Понятно, что это исключает их практическое использование. С другой стороны, на то, чтобы солнечные батареи получили массовое распространение, ушел не один десяток лет. Усилия, прилагаемые учеными по всему миру, позволяют надеяться, что в случае с искусственным фотосинтезом прорыв не заставит себя ждать столь же долго.


Все новости за сегодня (57)
16:54, 28 Марта 24

«Оренбургэнерго» восстановило электроснабжение сел в Илекском районе

дальше..
16:48, 28 Марта 24

В бассейне Чебоксарского водохранилища началось половодье

дальше..
16:42, 28 Марта 24

На обогатительной фабрике «Денисовская» установлены два новых высокочастотных грохота

дальше..
16:33, 28 Марта 24

Агропредприятия стали закупать солнечные электростанции почти в 3 раза чаще

дальше..
15:16, 28 Марта 24

Новая молочная ферма в Ленинградской области получила 2 МВт мощности

дальше..
15:10, 28 Марта 24

Башкирская сетевая компания реконструирует подстанцию в окрестностях Уфы

дальше..
14:49, 28 Марта 24

«Росэнергоатом» направил 6,232 млрд рублей на охрану окружающей среды в 2023 году

дальше..
14:45, 28 Марта 24

Россия и Сирия переводят диалог по неэнергетическому применению ядерных технологий в практическую плоскость

дальше..
14:23, 28 Марта 24

«Амуруголь» пригласил на работу студентов-энергетиков Амурского государственного университета

дальше..
13:51, 28 Марта 24

РусГидро установит электрозарядные станции на дорогах Автодора

дальше..
13:48, 28 Марта 24

В деревне Большое Гришкино Тверской области построен газопровод к спортивной школе

дальше..
13:46, 28 Марта 24

«Россети Юг» электрифицировали новое почтовое отделение в ростовском хуторе

дальше..
13:42, 28 Марта 24

В Оренбургской области наблюдается опасная паводковая ситуация

дальше..
13:30, 28 Марта 24

Установлены предельные уровни УРУТ для подачи ценовых заявок на продажу электроэнергии

дальше..
12:58, 28 Марта 24

«Ростовэнерго» отремонтирует в Зерноградском районе 12,5 км воздушных ЛЭП 0,4-20 кВ

дальше..
12:52, 28 Марта 24

Форум «Атомэкспо-2024» стал рекордным по количеству стран-участниц и подписанных соглашений

дальше..
12:49, 28 Марта 24

«Россети Кубань» строят кабельную ЛЭП в Центральном районе Сочи

дальше..
12:46, 28 Марта 24

«РН-Уватнефтегаз» запустил в промышленную эксплуатацию Северо-Немчиновское месторождение

дальше..
12:30, 28 Марта 24

МЭС Северо-Запада заменят высоковольтные выключатели на подстанции 330 кВ «Сясь»

дальше..
12:26, 28 Марта 24

Энергоблок №4 Белоярской АЭС набрал полную мощность после планового ремонта

дальше..
10:47, 28 Марта 24

Росатом представил на Атомэкспо-2024 лоукод-платформу для быстрой разработки корпоративных приложений

дальше..
10:45, 28 Марта 24

Т Плюс согласовала проекты строительно-монтажных работ по модернизации теплосетевого хозяйства г. Лесной

дальше..
10:29, 28 Марта 24

Роснедра поставили на баланс в 2023 году 1,4 млрд тонн нефти и 1,6 трлн кубометров газа

дальше..
10:25, 28 Марта 24

Стартовый комплекс для «Ангары-А5» готов к летным испытаниям

дальше..
10:22, 28 Марта 24

Автоматизированные системы объектов Ставропольнефтегаза работают в штатном режиме

дальше..
10:19, 28 Марта 24

Воркутинская ТЭЦ-2 отремонтировала турбоагрегат №4

дальше..
10:09, 28 Марта 24

«Саратовские РС» подключили к электросетям три ФАПа в Краснокутском районе

дальше..
10:07, 28 Марта 24

В Новокузнецке прошел первый чемпионат по наставничеству

дальше..
09:31, 28 Марта 24

Изобретения «Салюта» взяли «золото» и «бронзу» на «Архимеде»

дальше..
09:26, 28 Марта 24

«Пермэнерго» построило электросетевой комплекс для нового Дома культуры в деревне Сараши

дальше..
09:07, 28 Марта 24

«КазМунайГаз» и Eni построят в Казахстане гибридную электростанцию

дальше..
09:04, 28 Марта 24

55 российских шахт провели самооценки рисков аварийности

дальше..
09:00, 28 Марта 24

Атырауский НПЗ удвоит производительность механических очистных сооружений

дальше..
06:52, 28 Марта 24

Ростехнадзор: третий этап строительства Ударной ТЭС соответствует проектным требованиям

дальше..
06:47, 28 Марта 24

Гендиректору «Уралкриомаша» продлили полномочия еще на пять лет

дальше..
06:44, 28 Марта 24

Мурманский морской торговый порт исполнил предупреждение ФАС России

дальше..
06:40, 28 Марта 24

Росатом укрепляет сотрудничество с Китаем в области ядерного бэкэнда

дальше..
06:38, 28 Марта 24

«Силовые машины» отгрузили турбогенератор для Кармановской ГРЭС

дальше..
06:34, 28 Марта 24

«МОЭК» расширит автопарк экологичной спецтехники на природном газе

дальше..
06:31, 28 Марта 24

Росатом обсудил мировые тенденции развития информационной инфраструктуры в рамках форума «Атомэкспо»

дальше..
06:12, 28 Марта 24

«Крымэнерго» строит новые линии электропередачи на востоке полуострова

дальше..
06:08, 28 Марта 24

«Транснефть – Дружба» подключила новый участок технологического трубопровода на ЛПДС «Никольское-1»

дальше..
06:05, 28 Марта 24

Производство трубопроводных систем в Санкт-Петербурге получило 300 кВт дополнительной мощности

дальше..
06:03, 28 Марта 24

МЭС Центра модернизируют коммутационное оборудование питающих центров Орла

дальше..
06:02, 28 Марта 24

Объекты «Квадры» в Смоленске готовы к половодью

дальше..
05:59, 28 Марта 24

Подворье Кунгурского Иоанно-Предтеченского женского монастыря подключено к сетевому газу

дальше..
05:54, 28 Марта 24

«Россети» создали схему выдачи мощности строящейся на Кубани ТЭС «Ударная»

дальше..
05:52, 28 Марта 24

Балаковская АЭС поделилась опытом в сфере подготовки персонала с представителями компании «Зарубежатомэнергострой»

дальше..
05:47, 28 Марта 24

Камская ГЭС поддерживает уровень воды в Воткинском водохранилище на отметке не ниже 86 м

дальше..
05:45, 28 Марта 24

«Роснефть» провела в Оренбурге «Гонку титанов»

дальше..
05:41, 28 Марта 24

Углеродный след «Атомэкспо-2024» компенсируют специальные сертификаты

дальше..
05:15, 28 Марта 24

В Челябинской области газифицирован поселок Маяк

дальше..
01:54, 28 Марта 24

В Северной Осетии отмечают рост платежей за электроэнергию

дальше..
00:46, 28 Марта 24

«Газпромнефть-Оренбург» поддержал молодежный творческий проект «Мир космоса»

дальше..
00:38, 28 Марта 24

Метрологи «НОВАТЭК-Челябинск» ознакомились с новинками газового оборудования

дальше..
00:35, 28 Марта 24

Фонд «Восточный Порт» отремонтировал во Врангеле ещё одну квартиру для приезжих специалистов

дальше..
00:13, 28 Марта 24

В ТОП-5 вакансий Крайнего севера вошли электрослесари, энергетики, электромонтажники и монтеры

дальше..
 

Поздравляем!
Сибирский химический комбинат отмечает свое 75-летие Сибирский химический комбинат отмечает свое 75-летие

26 марта 1949 года Советом министров СССР принято решение о строительстве Зауральского машиностроительного завода (Комбинат 816, п/я 129, п/я 153, п/я В-2994, Сибирский химический комбинат - СХК). Строительство основных заводов началось в 1951 году.



О проекте Размещение рекламы на портале Баннеры и логотипы "Energyland.info"
Яндекс цитирования         Яндекс.Метрика