• Alīna,
  • Rūsiņš,
  • Sandris,
  • Артем,
  • Дмитрий
Поиск на VESTI.LV
Поиск на VESTI.LVRSSЛента новостей


 Люблю! «Сегодня» Reklama.lv Видео bb.lv Программа


Американцы на пороге создания искусственного фотосинтеза

Размер текста Aa Aa
Техно / наука
Vesti.lv 22:14, 2 апреля, 2018

Американскими учеными реализован инновационный проект – построена установка, которая может осуществлять искусственный фотосинтез. Аппарат преобразовывает свет солнца в кислород и водород по подсмотренным у природы «технологиям». Овладев таким процессом и достигнув достаточного показателя КПД, можно будет использовать искусственный фотосинтез в создании систем возобновляемых энергетических источников, пишет innoros.ru.

«Зеленые растения содержат хлоропласты, которые и отвечают за процесс фотосинтеза. Искусственная система объединяет два полупроводниковых светопоглотителя, поверхностный слой для переноса заряда и разнесенных в пространстве катализаторов», — говорит руководитель проекта Ян Пэйдун, работающий в Нацлаборатории им.Лоуренса.

Кислород и углекислый газ – основные газы в атмосфере. Соотношение их очень важно для существующих на планете форм жизни. Кислород использует большинство живых организмов, чтобы дышать, а диоксид углерода при фотосинтезе перерабатывается, чтобы создать необходимую органику для растений, водорослей и цианобактерий.

Весь циркулирующий кислород в атмосфере в свое время появился именно благодаря процессу фотосинтеза. Такая атмосфера, которую ученые звучно называют “кислородная катастрофа”, изменила Землю. По нынешним теориям, сформировавшийся в виде защитного экрана озоновый слой, вкупе с кислородной атмосферой и позволил жизни выйти на сушу.

Сегодняшний уровень содержания диоксида углерода в атмосфере превышает условный допустимый уровень. Приборы, установленные около гавайского вулкана Мауна-Лоа, показали 400 долей этого газа на миллион. Точно такое же содержание углекислого газа было характерно для эпохи плиоцена — 5,5-2,5 миллиона лет назад.

Научное сообщество обеспокоено повышением уровня углекислого газа, ибо его концентрация может повлечь неконтролируемый нагрев поверхности земли, затем может последовать настоящий экологический коллапс и таяние ледников. Уже практически все ученые сошлись во мнении, что повышает содержание диоксида в атмосфере именно человеческая деятельность, сжигая ископаемое топливо.

Критическим показателем учеными называется концентрация диоксида углерода в 450 долей на миллион — после достижение этого порога можно ожидать запуска неконтролируемой цепной климатической реакции. Пока что сделанные людьми системы по искусственному фотосинтезу не достигают нужной мощности, чтобы произвести значительные объемы нужных веществ, используя солнечный свет.

Однако первые результаты впечатляют. Американцам в лабораторных условиях удалось освоить расщепление воды с использованием солнечной энергии через создание древовидных нанопроводов, в состав которых входит кремний и титановый оксид. Такие структуры визуально похожи на технологический лес. Но именно древовидная система увеличивает эффективность работы аппарата. Такой вид позволяет наноструктурам сокращать отражение света и улучшать способность принимать его в больших количествах, за счет увеличения площади.

При фотосинтезе особые хлорофильные молекулы принимают энергию фотонов, которые являются стартерами химических процессов преобразования, вызывая отделение электронов. Такой процесс ведет к расщеплению молекул воды и свободных водорода и кислорода. Схема американских ученых задействует полупроводники диоксид титана и кремний, как фотокатоды выделяющие водород и производящие кислород.

Эффективность установки пока низкая. Лишь 0,12 процента солнечной энергии преобразуется в энергию химическую. Это, между прочим, допустимый рабочий показатель растений, но чтобы внедрить систему с коммерческой отдачей нужно большее КПД. Некоторые идеи по этому поводу уже имеются. Ученые хотят заменить диоксид титана на кремний.

Прошедшей зимой ученые из Великобритании создали водородно-генерирующую систему, которая позволяет используя солнечный свет, нанокристаллы и никелевый катализатор получить водородное топливо. Ученые утверждают, что ими используется самая работоспособная на сегодня схема, которая может выдавать водород в течение нескольких недель и эффективно конвертирует энергию солнца в водород.

Как приемники фотонов в этой установке используется селенид-кадмиевые точки (небольшие кусочки полупроводников, которые сохраняют свойства атома) могут принимать пару фотонов и скидывать электроны никелевому катализатору. Катализатор запускает процессы образования водных протонов и водорода.

Искусственный водород можно использовать как безуглеродное топливо для двигателей внутренного сгорания, использование которых и является одной из причин загрязнения воздуха и увеличения объема парниковых газов.

Локальные установки по искусственному фотосинтезу уже создаются. Они могут эффективно использоваться в небольших помещениях. В конце прошлого года Panasonic продемонстрировала системы искусственного фотосинтеза комнатного типа, чтобы удалять из помещения углекислый газ. Разработчиками использовались нитридные полупроводники и металлические катализаторы, которые преобразовывали диоксид углерода в кислород, воду, сахар и углеводы.

Прикладная эволюция таких технологических решений очевидна. Можно интегрировать подобные устройства с уже работающими в гелиоэнергетике решениями. Можно добавлять такие элементы и к солнечным батарям.

Фотосинтез в дальнейшем может распространиться невероятно широко — начиная бесплатными и вечными источниками энергии, заканчивая, фантастическим пока, терраформированием планет.



Также в категории

Читайте также

В мире На Ближнем Востоке может разгореться новая война

Разоблачив «израильскую атаку на иранскую базу» в Сирии, Россия может спровоцировать Тегеран на военные действия и тем самым вызвать новую эскалацию на Ближнем Востоке, пишет The Wall Street Journal.

Кино Актер Крис Хемсворт рассказал о спин-оффе «Людей в чёрном»

Перед премьерой «Мстителей: Война бесконечности» Крис Хемсворт пообщался с журналистами, рассказав о процессе разработки спин-оффа «Людей в чёрном», где актёр сыграет одну из ведущих ролей.

Кино Засветился плакат триллера «Стекло»

На конференции CinemaCon в Лас-Вегасе засветился первый плакат триллера «Стекло» М. Найт Шьямалана, продолжения «Неуязвимого» и «Сплита», с Джеймсом МакЭвоем, Сэмюэлем Л. Джексоном и Брюсом Уиллисом.

Наш город Мотоциклисты открывают сезон

В субботу, 28 апреля, в Риге будет шумно. Летний сезон открывают мотоциклисты. С 10 утра до 12.25 они собираются возле торгового центра «Молс» на ул. Краста. В 13 часов начинается мотопробег, посвященный открытию сезона. От «Молса» железные кони отправятся через Южный мост в Зиепниеккалнс, проедут по ул. Мукусалас до ул. Кугю, Ранькя дамбис и Баласта дамбис, затем через Вантовый мост кавалькада выедет в центр, на ул. Кр. Валдемара и, проехав через ул. Ханзас, выедут на набережную 11 Ноября.

Политика Латвия продолжит выбивать деньги из Европы

По словам госсекретаря министерства обороны Янис Гарисонс, Латвия считает, что пока нет необходимости увеличивать военное присутствие Североатлантического альянса в республике.

Экономика Европе грозит «Северный поток — 3»

Несмотря на отношение европейских политиков к российскому газу, собственные ресурсы в Европе заканчиваются, и вскоре «Северный поток – 3» может стать необходимостью для Евросоюза, считает эксперт Алексей Гривач

Люблю! 5 привычек женщин, чьей худобе можно позавидовать

Что является непрекословным правилом тех, чьей внешностью восхищаются многие? Разбираемся вместе.

В мире Трамп хоронит Европу

Президент Франции Эммануэль Макрон и канцлер ФРГ Ангела Меркель выступают против очередных антироссийских санкций, принятых в апреле, и просят США смягчить их. Европу не устраивают американские ограничения на производителей алюминия: это нарушит цепочки поставок, в частности, для таких компаний, как BMW и Airbus.

В мире «Маленькие шестерки» возмущены – Путин мутит воду

В Канаде прошло заседание министров иностранных дел стран — членов «Большой cемерки» (G7). Стороны собрались для того, чтобы попиариться на России.