Новости

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.

17:35, 14 Апреля 26 Чистая прибыль группы «Россети» по итогам 2025 года превысила 200 миллиардов рублей дальше..		13:45, 14 Апреля 26 «Камский кабель» впервые представил волоконно-оптические кабели на выставке «Связь-2026» дальше..
13:15, 14 Апреля 26 Троицкая ГРЭС отмечает очередную годовщину со дня пуска первого турбогенератора дальше..		13:06, 14 Апреля 26 В «Росатоме» создали тренажер самого мощного в мире атомного ледокола дальше..
13:01, 14 Апреля 26 «Газпром нефть» научила искусственный интеллект проектировать тысячу нефтяных скважин в час дальше..		12:56, 14 Апреля 26 Казахстан и Китай открыли в Алматы совместный Центр водородных технологий дальше..
12:53, 14 Апреля 26 «Россети Тюмень» направят 5,7 млрд рублей на повышение надежности энергосистемы Западной Сибири в 2026 году дальше..		12:51, 14 Апреля 26 «Северсталь» реконструирует агрегат резки холодного проката на ЧерМК дальше..
12:49, 14 Апреля 26 В МЭИ создали устройство для испытаний высоковольтной кабельной арматуры дальше..		11:12, 14 Апреля 26 Казахстан улучшил позиции в мировом рейтинге инвестиций в чистую энергетику Climatescope дальше..
11:06, 14 Апреля 26 В Уссурийске пройдут общественные слушания по проекту сооружения Приморской АЭС дальше..		11:03, 14 Апреля 26 Кольская АЭС перевела энергоблок №4 в «холодный резерв» перед ремонтом дальше..
10:41, 14 Апреля 26 На внутреннем рынке Казахстана растут объемы реализации полипропилена дальше..		10:15, 14 Апреля 26 «Ингушэнерго» вынесло участок ЛЭП из зоны подтопления в пойме реки Сунжи дальше..
09:47, 14 Апреля 26 Запорожская АЭС восстановила внешнее электроснабжение по ЛЭП «Ферросплавная-1» дальше..		09:40, 14 Апреля 26 В чём СИА, брат? дальше..
09:35, 14 Апреля 26 «РТ-Техприемка» открывает школьникам Омска мир высокоточных измерений дальше..		09:33, 14 Апреля 26 В Казахстане в I квартале зафиксирован профицит производства электроэнергии дальше..
09:25, 14 Апреля 26 РусГидро выплатило купонный доход по трем выпускам биржевых облигаций дальше..		09:10, 14 Апреля 26 Спасатели Зеленчукской ГЭС-ГАЭС повысили квалификацию дальше..
09:04, 14 Апреля 26 Казахстан форсирует строительство ГПЗ на Карачаганаке дальше..		08:57, 14 Апреля 26 «Чукотэнерго» приступило к выполнению годовой ремонтной программы дальше..
08:54, 14 Апреля 26 Жигулевская ГЭС задействовала в пропуске паводка 19 гидроагрегатов из 20 дальше..		08:39, 14 Апреля 26 «ТЭК Санкт-Петербурга» проверит более 170 км теплосетей в рамках температурных испытаний дальше..
08:22, 14 Апреля 26 Новая газовая ТЭЦ Кызылорды подключена к единой энергосистеме Казахстана дальше..		08:05, 14 Апреля 26 «Мосгаз» с начала 2026 года проверил более 5000 сварных швов на газораспределительных сетях Москвы дальше..
07:59, 14 Апреля 26 «Самарские распределительные сети» присоединились к акции «Сад памяти» дальше..		07:49, 14 Апреля 26 «Уралэнергосбыт» разработал рекомендации для УК и ТСЖ по подготовке к следующему отопительному сезону дальше..
07:32, 14 Апреля 26 Зарплата сотрудников Игналинской АЭС вырастет на 10% дальше..		07:23, 14 Апреля 26 КТК возобновил транспортировку нефти после 72-часовой плановой остановки дальше..
07:20, 14 Апреля 26 «Газпром добыча Ноябрьск» завершил первый этап экологической оценки объектов на Ямале дальше..		07:09, 14 Апреля 26 В Кемерове открылась фотовыставка «Будущее не за горами» дальше..
07:03, 14 Апреля 26 Амурская ТЭЦ-1 с начала 2026 года провела 10 профориентационных мероприятий для школьников и студентов дальше..		07:01, 14 Апреля 26 Проект по созданию когнитивного помощника для диспетчеров получил высокую оценку экспертов дальше..
07:00, 14 Апреля 26 Изучена способность почв лесов Приморья аккумулировать углерод дальше..		06:57, 14 Апреля 26 Открыт прием заявок на участие в ежегодной конференции имени В.Н. Ясникова по управлению энергосистемами дальше..
06:54, 14 Апреля 26 «Мособлэнерго» консолидирует электросетевое хозяйство садоводческих товариществ Подмосковья дальше..		06:41, 14 Апреля 26 Амурские электрические сети подготовились к пожароопасному сезону дальше..
06:25, 14 Апреля 26 Богучанская ГЭС утвердила благотворительную программу на 2026 год дальше..		06:23, 14 Апреля 26 «Россети» направят почти 9 млрд рублей на развитие электросетей Тульской области в 2026 году дальше..
06:17, 14 Апреля 26 В Краснодарском крае сетевой газ пришел в хутор Бережиновский дальше..		05:56, 14 Апреля 26 Нерюнгринская ГРЭС вывела в капремонт энергоблок №2 дальше..
05:51, 14 Апреля 26 «Россети Юг» прибегнет к превентивным отключениям энергообъектов в зонах подтоплений дальше..		05:47, 14 Апреля 26 «Росатом» возьмет в арктическую экспедицию «Ледокол знаний» победителя Всероссийской олимпиады по физике дальше..
05:42, 14 Апреля 26 Сибирская генерирующая компания в 2026 году заменит в Новосибирске 61 км теплосетей дальше..		05:26, 14 Апреля 26 «Атомфлот» наградил педагогов Мурманской области за лучшее занятие по экологии для детей дальше..
05:21, 14 Апреля 26 Хабаровская ТЭЦ-3 модернизирует золоулавливающие системы дальше..		05:15, 14 Апреля 26 Представители «Росатома» обсудили технологии обращения с осадком сточных вод на совещании в Санкт Петербурге дальше..
05:11, 14 Апреля 26 В Кировской области подключены к газовым сетям первые домовладения в деревне Замятины дальше..		04:59, 14 Апреля 26 ДГК направит более 1,5 млрд рублей на ремонт энергообъектов в Приамурье дальше..
04:50, 14 Апреля 26 Ученые обнаружили «горячие углеродные точки» в Арктике дальше..		04:43, 14 Апреля 26 В Кировской области газифицированы четыре отделения почтовой связи дальше..
04:37, 14 Апреля 26 «Роснефть» разработала метод оценки гелевых составов для увеличения нефтеотдачи дальше..		04:33, 14 Апреля 26 «Россети Новосибирск» электрифицировали новые станции водоподготовки в Ордынском районе дальше..