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.

17:37, 18 Декабря 24 Андрей Рюмин и Михаил Мишустин обсудили, как «Россети» ведут работу по электроснабжению новых и приграничных регионов дальше..		16:44, 18 Декабря 24 Да, СКИФы мы дальше..
16:26, 18 Декабря 24 В Нижнем Тагиле подготовили к запуску новый мусоросортировочный комплекс, заменив европейское оборудование российским дальше..		15:38, 18 Декабря 24 На разведочном участке Каражар в Казахстане бурят первую поисковую скважину дальше..
15:33, 18 Декабря 24 В Челябинской области определены чемпионы соревнований по мини-футболу на Кубок «НОВАТЭКа» дальше..		15:18, 18 Декабря 24 «Газпром добыча Ноябрьск» повысил эффективность водоподготовки на удаленных производственных объектах дальше..
15:08, 18 Декабря 24 «Калмэнерго» восстановило электроснабжение в Калмыкии дальше..		15:00, 18 Декабря 24 Транссиб и БАМ получили дополнительную мощность для увеличения объема грузоперевозок дальше..
14:38, 18 Декабря 24 «Ростовэнерго» отремонтировало трансформатор на подстанции в Ростове-на-Дону дальше..		14:33, 18 Декабря 24 МЭС Центра заменили воздушные выключатели на объекте в Костромской области дальше..
14:29, 18 Декабря 24 В Приморье реконструирована ЛЭП 110 кВ Артемовская ТЭЦ – Промузел дальше..		14:26, 18 Декабря 24 Беспилотники «Вертолетов России» планируется использовать для сопровождения ледоколов в Арктике дальше..
14:22, 18 Декабря 24 МЭС Волги смонтировали новые изоляторы на четырех транзитах в Оренбургской области дальше..		14:00, 18 Декабря 24 Россия продает Китаю долю в урановых СП в Казахстане дальше..
13:50, 18 Декабря 24 «Сетевая компания» построила новую производственную базу в Апастовском районе Татарстана дальше..		13:49, 18 Декабря 24 Саратовская ГЭС признана лидером в области охраны труда дальше..
13:40, 18 Декабря 24 «Чувашэнерго» установило около 3 тысяч «умных» электросчетчиков с начала 2024 года дальше..		11:06, 18 Декабря 24 Богучанская ГЭС подготовила новогодние подарки для детей Кодинска дальше..
11:02, 18 Декабря 24 Казатомпром получил высокую оценку ESG от S&P Global дальше..		10:57, 18 Декабря 24 РусГидро перевело 100% процентов офисных рабочих мест на российское ПО дальше..
10:55, 18 Декабря 24 В Узбекистане прошла первая международная «Квантовая неделя» дальше..		10:49, 18 Декабря 24 «Росатом» «обкатает» на Чукотке пилотный проект северного завоза дальше..
09:24, 18 Декабря 24 «Россети Тюмень» повысили надежность электроснабжения новогодней столицы Сибири дальше..		09:16, 18 Декабря 24 В Нижнем Новгороде при поддержке «Росатома» прошел фестиваль волонтерства «Энергия добра» дальше..
09:13, 18 Декабря 24 «Пермэнерго» установило разгрузочную трансформаторную подстанцию в деревне Залесная дальше..		09:10, 18 Декабря 24 В музее «Атом» наградили лауреатов всероссийской премии «Исток» дальше..
09:07, 18 Декабря 24 Команда эрудитов из Соснового Бора побывала на экскурсии в Москве дальше..		08:50, 18 Декабря 24 «АтомЭнергоСбыт» и «Белэнерго» обменялись опытом в области энергосбытовой деятельности дальше..
08:38, 18 Декабря 24 Студенты-энергетики Амурского государственного университета получили современную аудиторию дальше..		08:30, 18 Декабря 24 Фонд «АТР АЭС» подвёл итоги проекта «Территория успеха: Мода» дальше..
08:21, 18 Декабря 24 Минэнерго РФ: «Правила игры при организации промышленного майнинга должны быть понятны заранее» дальше..		08:17, 18 Декабря 24 В рамках первого этапа отбора проектов ВИЭ 2024 года подано 52 заявки дальше..
08:14, 18 Декабря 24 Индекс равновесных цен в европейской части РФ и на Урале вырос до 1 769 руб./МВт∙ч дальше..		08:10, 18 Декабря 24 «Адыгейские электрические сети» отремонтировали 150 ЛЭП 0,4-10 кВ в Майкопском районе дальше..
07:42, 18 Декабря 24 «Газпром газораспределение Краснодар» подключил к сетевому газу комплекс придорожного сервиса в Армавире дальше..		07:40, 18 Декабря 24 Интеллектуальный клуб «Эврика» в Волгодонске отметил 15-летие юбилейной игрой с вручением наград «Народный атом» дальше..
07:31, 18 Декабря 24 «Курская генерация» направила 51 млн рублей на благоустройство территорий после ремонтов теплосетей дальше..		07:25, 18 Декабря 24 Центр хранения сейсмической информации «Роснефти» содержит более 5800 ТБ данных дальше..
07:23, 18 Декабря 24 КРДВ представила в Госдуме инициативу по развитию локальной энергетики Дальнего Востока и Арктики дальше..		07:12, 18 Декабря 24 В Северной Осетии газифицирован тепличный комплекс дальше..
07:06, 18 Декабря 24 «Транснефть-Верхняя Волга» заменила подводные участки Кольцевого магистрального нефтепродуктопровода в Московской области дальше..		06:58, 18 Декабря 24 Коллективный договор Курской АЭС признан лучшим в регионе дальше..
06:49, 18 Декабря 24 «Санкт-Петербургские высоковольтные электрические сети» модернизировали подстанцию 110 кВ «Морозовская» дальше..		06:44, 18 Декабря 24 В Мордовии подключен к сетям газоснабжения новый элеватор дальше..
06:17, 18 Декабря 24 «Читаэнерго» реконструировало подстанцию «Верх-Чита» в пригороде столицы Забайкалья дальше..		05:53, 18 Декабря 24 С остановленных для вывода из эксплуатации энергоблоков Ленинградской АЭС полностью вывезено ядерное топливо дальше..
05:51, 18 Декабря 24 В Кузбассе созданы условия для догазификации 190 домовладений в поселке Ясногорский дальше..		05:29, 18 Декабря 24 Белоярская АЭС оптимизировала алгоритм вывода энергоблока с реактором БН-800 на номинальную мощность дальше..
05:21, 18 Декабря 24 Минэнерго ожидает рост мощности энергосистем России до 300 ГВт к 2042 году дальше..		05:14, 18 Декабря 24 РусГидро помогает развивать парусный спорт в Сибири дальше..
04:51, 18 Декабря 24 В Йошкар-Оле подключен к газовым сетям многоквартирный дом для детей-сирот дальше..		04:46, 18 Декабря 24 «Россети Новосибирск» сократили на 17,7% средний срок техприсоединения к электросетям дальше..
04:43, 18 Декабря 24 В рабочем поселке Ишеевка Ульяновской области газифицирован квартал для многодетных семей дальше..		04:36, 18 Декабря 24 «РусГидро» выплатило купонный доход по биржевым облигациям дальше..
04:31, 18 Декабря 24 На Киринском месторождении добыли 10-миллиардный кубометр газа дальше..