1 000
Когда-нибудь
прогноз сбудется
Техника и наука

Искусственный фотосинтез позволит получать из воды кислород и водород в промышленных масштабах

Группа исследователей из Колледжа Святого Иоанна при Кембриджском университете активировала процесс фотосинтеза в водорослях, который тысячелетиями был неактивен

Сводная информация по прогнозу редактировать информацию

08 октября 2018 - Шведские ученые описали совершенно новый метод синтеза ферментов, которые у живых клеток участвуют в процессе метаболизма. С их помощью можно будет вырабатывать водородное топливо из солнечной энергии. Междисциплинарная научная группа под руководством специалистов из Университета Уппсалы разработала технологию превращения солнечной энергии в водород при помощи искусственного фермента. Фотосинтезирующие микроорганизмы цианобактерий образуют искусственные ферменты внутри живых организмов. «Эволюция уже создала и отточила инструмент для переработки солнечного света посредством фотосинтеза, — рассказывает Густав Бергрен, один из участников проекта. — Соединив наш искусственный фермент с фотосинтезирующей цианобактерией, мы можем извлечь прямую выгоду из этого процесса, получая водород из солнечной энергии. Мы разработали совершенно новый метод создания искусственных ферментов, который позволяет выйти за рамки решений, предлагаемых природой и эволюцией». https://m.hightech.plus/2018/10/05/iskusstvennie-fermenti-virabativayut-...

13 сентября 2018 - Йохен Фельдман и Яцек Столарчик из Мюнхена, а также Франк Вюртнер из Вюрцбурга решили важнейшую проблему: как эффективно разделить воду на водород и кислород и не дать им соединиться обратно. Их подход основан на довольно традиционной технологии использования полупроводников. После поглощения фотона в полупроводнике создается пара из электрона и положительно заряженной «дырки». Электрон используется для того, чтобы «восстановить» из воды водород. В прежних инженерных решениях «дырки» старались как можно быстрее удалить из полупроводника с помощью химических реагентов, и таким образом вторая, более медленная часть реакции — «окисление» кислорода «дыркой» — оставалась неосуществленной. Эту проблему и решили исследователи. В их системе две половинки реакции протекают на одной наночастице, хоть и разнесены в пространстве. Наночастицы представляют собой стержни из полупроводника, сульфата кадмия. На концы стержней нанесены частицы платины, которая служит акцептором для возбужденных электронов. Там и происходит реакция восстановления водорода. Тем временем на боковые поверхности стержней нанесен разработанный исследователями катализатор на основе рутения: он обеспечивает исключительно быструю доставку «дырок» к ионам кислорода. Скорость особенно важна, поскольку «дырки» химически активны и быстро разрушают катализатор. В итоге две части реакции катализируются одним типом наночастиц, и происходит полное расщепление воды на кислород и водород в одну стадию.  (3)

13 сентября 2018 - Почти вся энергия, используемая человечеством, поступает к нам от Солнца (исключение — энергия распада урана, которая идет от другого источника — давно потухших звезд). Именно энергия Солнца заключена во всех видах ископаемого топлива: ее запасли для нас живые организмы прежних эпох. Живая природа выработала исключительно эффективный способ использовать энергию Солнца — фотосинтез. Прилетевший от Солнца фотон растения и цианобактерии используют, чтобы разбить молекулу воды на кислород и водород. Кислород они тут же выбрасывают, а водород в конечном счете используют для того, чтобы обвешать им молекулу углекислого газа, превратив ее в органику. Эту самую органику, то есть энергию химических связей между углеродом и водородом, человечество и использует, сжигая ископаемое топливо или непосредственно части растений (например, древесину). Синтез органики из углекислого газа, воды и солнечного света — процесс, который удается растениям так хорошо, что людям нет никакого смысла его копировать: достаточно просто посадить побольше лесов. Однако инженеров очень привлекает другая возможность: если не доводить природный процесс до конца, а остановить его на стадии расщепления воды, можно запасать солнечную энергию в виде водорода и кислорода. Такой технологический процесс мог бы многократно покрыть все сегодняшние энергетические потребности человечества.  (3) https://goo.gl/od2N8s

04 августа 2018 - Группа исследователей во главе с академиками из Колледжа Святого Иоанна при Кембриджском университете использовала солнечный свет, чтобы расщепить воду на водород и кислород во время процесса искусственного фотосинтеза, который ученые подкорректировали при помощи биологических компонентов и новых технологий. При таком методе растения поглощают больше солнечного света, чем обычно. Статья об этом опубликована в Nature Energy. «Естественный фотосинтез неэффективен, так как он развивался исключительно ради выживания растений, поэтому он обеспечивает минимальную необходимую энергию — лишь 1-2% от того, сколько в потенциале может выдать», — прокомментировала одна из авторов работы Катаржина Сокол.  Команда исследователей во главе с Сокол активировала процесс фотосинтеза в водорослях, который тысячелетиями был неактивен. «Гидрогеназа — это фермент, присутствующий в водорослях, способный уменьшать количество протонов в водороде. В ходе эволюции его выработка в водорослях была деактивирована, поскольку не требовалась для выживания. Мы смогли преодолеть это ограничение и достичь желаемой реакции — расщепления воды на водород и кислород», — пояснила Сокол. Это первая модель, которая успешно использует гидрогеназу и фотосистемы для процесса полу-искусственного фотосинтеза, запускаемого исключительно солнечным светом.  (2)

04 августа 2018 - Искусственный фотосинтез существует уже много десятилетий, но его еще ни разу успешно не применили для создания возобновляемой энергии, так как он основан на действии дорогих и токсичных катализаторов. По этой же причине никто не пытался задействовать его на промышленном уровне. (2) https://naked-science.ru/article/sci/uchenye-nashli-novyy-sposob-prevratit

22 сентября 2016 - В современных устройствах искусственного фотосинтеза используется слияние солнечных элементов и электролизеров, чтобы с помощью захвата солнечной энергии расщеплять воду, получая водород и кислород. (1) 

22 сентября 2016 - Новым прорывом в данной области стало исследование ученых из Юлихского исследовательского центра, в рамках которого был собран рабочий прототип устройства, способного на искусственный фотосинтез. Исследователи разработали небольшой автономный блок с площадью рабочей поверхности 64 кв. см. Устройство создано из недорогих и коммерчески доступных материалов. Как показало исследование, новое устройство обладает КПД более 10 процентов, что сильно превышает показатели предыдущих разработок в этой области. Стоит отметить, что устройство, разработанное учеными, может легко масштабироваться, чтобы создавать целые фотоэлектрохимические системы размером в несколько кв. м.   (1)  https://naked-science.ru/article/hi-tech/avtonomnoe-ustroystvo-sdelaet
 
21 августа 2015 - Исследователи из университета Монаш [Monash] в Мельбурне, Австралия, разработали устройство, которое использует электрохимическое разделение воды с помощью солнечных батарей, для выработки водорода и кислорода путем пропускания электрического тока через воду. Этот процесс создает водородное топливо, чистую форму энергии, у которой нулевые выбросы углерода. Профессор Дуг Макфарлейн [Doug MacFarlane] один из авторов исследования рассказал, «Мы пытаемся эффективно осуществлять искусственный фотосинтез, и делам это гораздо более эффективно, чем это делают растения. Искусственный лист — который, вероятно, не будет похож на лист вообще — производит экологически чистую энергию посредством искусственного фотосинтеза, с 22-процентной эффективностью использования энергии. Предыдущий отчет эффективности использования энергии в солнечном топливе составлял 18 процентов. У большинства растений есть уровень эффективности использования энергии между 1 и 2 процентами (согласно Макфарлейну), таким образом, эта искусственная альтернатива представляет собой огромный скачок в мощности». Ученый признает, что эта технология не то, что будет на рынке очень скоро, тем более, что тарифы на электричество продолжают быть более доступными. Однако Макфарлейн с нетерпением ждет дня, когда разделяющая воду искусственная машина фотосинтеза могла бы быть установлена в подвале любого дома или встроенная в стену, предоставив всем доступ к экологически чистой энергии с нулевым вкладом в выбросы парниковых газов.   https://prohitech.ru/iskusstvennyj-list-mozhet-stat-samym-chistym-samym-...

15 февраля 2019
User Image4teller(88)%
Ученые США создали систему поглощения СО2 из воздуха, которая благодаря изящному дизайнерскому решению будет работать не только в лаборатории, но и на открытом воздухе. И делать это на порядок эффективнее настоящих деревьев. 151 1 Даже самые современные искусственные листья — устройства, имитирующие процесс фотосинтеза — эффективны лишь в лаборатории, где есть доступ к чистому сжатому углекислому газу в баллонах. Чтобы они получили распространение, а человечество смогло прямо сокращать атмосферный СО2, необходимо научиться забирать СО2 из гораздо более разбавленных источников — воздуха или топочного газа, пишет Phys.org. Учимся зарабатывать на технологических компаниях. Встречайте наш новый проект - рассылку Money+ Если речь идет о воздухе, то такие устройства должны не только выделить, но и сконцентрировать углекислый газ для запуска реакции реакцию искусственного фотосинтеза. Специалисты из Иллинойсского университета в Чикаго нашли решение проблемы. Они предлагают поместить обычный искусственный лист внутрь прозрачной капсулы, которая сделана из четвертичного аммониевого соединения и заполнена водой. Мембрана позволяет воде испаряться под воздействием солнечных лучей. Проходя сквозь мембрану, вода выборочно притягивает диоксид углерода из воздуха. Элемент искусственного фотосинтеза внутри капсулы сделан из светопоглотителя, покрытого катализатором, превращающим СО2 в СО, из которого можно вырабатывать различные виды топлива. По расчетам ученых, за один день 360 таких листьев длиной по 1,7 м и шириной 0,2 м выработают 500 кг моноксида углерода и снизят уровень углекислого газа в окружающей атмосфере на 10%. А разместить их можно на площади всего в 500 кв. м. «При создании прототипа мы использовали уже доступные материалы и технологии, которые в сочетании дают искусственный лист, готовый для размещения вне стен лаборатории, где он сыграет важную роль в очищении атмосферы от парниковых газов», — говорит Минеш Сингх, один из участников проекта.
8 октября 2018
User Image4teller(88)%
Шведские ученые описали совершенно новый метод синтеза ферментов, которые у живых клеток участвуют в процессе метаболизма. С их помощью можно будет вырабатывать водородное топливо из солнечной энергии. Ученые не впервые обращаются к водорода как к перспективному топливу, но его производство все еще зависит от ископаемого сырья. Выработка водорода из воды также возможна, но и у этой технологии есть свои ограничения, пишет Phys.org. В новой статье журнала Energy and Environmental Science междисциплинарная научная группа под руководством специалистов из Университета Уппсалы описала технологию превращения солнечной энергии в водород при помощи искусственного фермента. Над его созданием ученые трудились последние несколько лет. Метод основан на достижениях синтетической биологии и синтетической химии. Его суть в том, что фотосинтезирующие микроорганизмы цианобактерий образуют искусственные ферменты внутри живых организмов. Теперь ученые могут использовать разработанный ими подход для производства ферментов, использующих собственную энергию клетки в процессе выработки водорода. «Эволюция уже создала и отточила инструмент для переработки солнечного света посредством фотосинтеза, — рассказывает Густав Бергрен, один из участников проекта. — Соединив наш искусственный фермент с фотосинтезирующей цианобактерией, мы можем извлечь прямую выгоду из этого процесса, получая водород из солнечной энергии. Мы разработали совершенно новый метод создания искусственных ферментов, который позволяет выйти за рамки решений, предлагаемых природой и эволюцией».
13 сентября 2018
User Image4teller(88)%
Йохен Фельдман и Яцек Столарчик из Мюнхена, а также Франк Вюртнер из Вюрцбурга решили важнейшую проблему: как эффективно разделить воду на водород и кислород и не дать им соединиться обратно. Их подход основан на довольно традиционной технологии использования полупроводников. После поглощения фотона в полупроводнике создается пара из электрона и положительно заряженной «дырки». Электрон используется для того, чтобы «восстановить» из воды водород. В прежних инженерных решениях «дырки» старались как можно быстрее удалить из полупроводника с помощью химических реагентов, и таким образом вторая, более медленная часть реакции — «окисление» кислорода «дыркой» — оставалась неосуществленной. Эту проблему и решили исследователи. В их системе две половинки реакции протекают на одной наночастице, хоть и разнесены в пространстве. Наночастицы представляют собой стержни из полупроводника, сульфата кадмия. На концы стержней нанесены частицы платины, которая служит акцептором для возбужденных электронов. Там и происходит реакция восстановления водорода. Тем временем на боковые поверхности стержней нанесен разработанный исследователями катализатор на основе рутения: он обеспечивает исключительно быструю доставку «дырок» к ионам кислорода. Скорость особенно важна, поскольку «дырки» химически активны и быстро разрушают катализатор. В итоге две части реакции катализируются одним типом наночастиц, и происходит полное расщепление воды на кислород и водород в одну стадию. Почти вся энергия, используемая человечеством, поступает к нам от Солнца (исключение — энергия распада урана, которая идет от другого источника — давно потухших звезд). Именно энергия Солнца заключена во всех видах ископаемого топлива: ее запасли для нас живые организмы прежних эпох. Живая природа выработала исключительно эффективный способ использовать энергию Солнца — фотосинтез. Прилетевший от Солнца фотон растения и цианобактерии используют, чтобы разбить молекулу воды на кислород и водород. Кислород они тут же выбрасывают, а водород в конечном счете используют для того, чтобы обвешать им молекулу углекислого газа, превратив ее в органику. Эту самую органику, то есть энергию химических связей между углеродом и водородом, человечество и использует, сжигая ископаемое топливо или непосредственно части растений (например, древесину). Синтез органики из углекислого газа, воды и солнечного света — процесс, который удается растениям так хорошо, что людям нет никакого смысла его копировать: достаточно просто посадить побольше лесов. Однако инженеров очень привлекает другая возможность: если не доводить природный процесс до конца, а остановить его на стадии расщепления воды, можно запасать солнечную энергию в виде водорода и кислорода. Водород и кислород по отдельности выделяют многие микроорганизмы, но вот объединить эти процессы для обеспечения собственной энергетики живая природа не додумалась (она нашла для этого более изысканные и безопасные химические реакции). Между тем такой технологический процесс мог бы многократно покрыть все сегодняшние энергетические потребности человечества.
Существующие похожие прогнозы
Примерно
18 апреля 2020
прогноз сбудется
Техника и наука
Skoda Vision E будет презентован на шанхайском автосалоне. Мощность автомобиля — 306 л.с., запас хода составляет 500 км. Кроме этого машина получит автопилот
Не позднее
1 января 2022
прогноз сбудется
Техника и наука
Прогноз Cisco: к 2022 году мобильный интернет-трафик в России достигнет 29 Гбайт на пользователя в месяц.
Примерно
1 июня 2020
прогноз сбудется
Техника и наука
Создатели перспективного британского истребителя нового поколения Tempest испытают его бортовые системы на пассажирском самолёте Boeing 757
Не позднее
20 августа 2029
прогноз сбудется
Техника и наука
Американцы довольно неожиданно проявили интерес к концепции, которая показала себя, мягко говоря, неоднозначно.
Примерно
31 декабря 2023
прогноз сбудется
Техника и наука
В акватории Кронштадта в ближайшее время будет создан дополнительный порт для приема круизных лайнеров, что должно увеличить туристический поток и вдохнуть в город дополнительную жизнь.
Когда-нибудь
прогноз сбудется
Техника и наука
Стремление отправить человека на Марс заставило NASA стряхнуть пыль с технологии, которую отложили на полку еще в 1970-х — ядерного двигателя для космических кораблей
Примерно
25 июня 2020
прогноз сбудется
Техника и наука
Відзначається, що вже в 2020 року NASA хоче відправити на поверхню Місяця невеликі роботизовані кораблі, які будуть проводити експерименти.
Примерно
31 декабря 2020
прогноз сбудется
Техника и наука
Опрошенные РБК аналитики считают, что выпуск умной колонки позволит Сбербанку проникнуть в повседневную жизнь клиентов и обогнать конкурентов.
Не позднее
1 января 2020
прогноз сбудется
Техника и наука
Планы Илона Маска на грядущее десятилетие трудно назвать скромными - нарастить производство и выпускать к 2020 году до миллиона электромобилей
+ 1 обоснований
Когда-нибудь
прогноз сбудется
Техника и наука
Гравитация звезды будет способна сбить орбиту астероидов и комет, находящихся в облаке Оорта, и направить их прямиком в направлении нашей Земли.

Смотрите индивидуальную Ленту новостей, настроенную по вашим интересам

Настройте вашу ленту: подпишитесь на прогнозы и мнения авторов сайта, своих друзей, экспертов, СМИ или блогеров

Поиск будущих событий    Тенденции    Календарь    Завершенные прогнозы