Фотосинтез назвали фотосинтезом в 1877 году, а процессы в его основе открыли и того раньше — в 1842 году. Ученым давно не дает покоя эта способность растений поглощать и превращать энергию солнечного света с участием хлорофилла. И вот теперь исследователи разработали плавающие искусственные листья, которые производят чистое топливо из солнечного света и воды. В перспективе этот процесс можно масштабировать так, что генерацией топлива будут заниматься фабрики, покрывающие колоссальную по площади водную гладь морей и океанов. Ученые из Кембриджского университета разработали ультратонкие гибкие устройства, принцип действия которых вдохновлен фотосинтезом — тем самым процессом, с помощью которого растения преобразуют солнечный свет в пищу. Предполагается, что эти устройства будут достаточно легкими, чтобы удерживаться на поверхности воды. Ученые сообщили о возможности использовать их для производства альтернативного топлива. Испытания устройств провели на реке Кэм. Выяснилось, что они преобразуют солнечный свет в топливо не менее эффективно, чем их биологические прообразы — живые листья растений. Этот опыт получения чистого топлива на воде считается первым в своем роде, и в случае успешного масштабирования технология поможет снизить зависимость мирового судоходства от ископаемого топлива. Результаты опубликованы в издании Nature. Востребованность технологииХотя технологии альтернативной возобновляемой энергии дешевеют, декарбонизация в судоходстве — задача на порядок сложнее. Около 80% мировых торговых путей лежит через воду, и грузовые суда перевозят «шелк и пряности» на ископаемом топливе. Годами ученые из Кембриджа под руководством профессора Эрвина Рейснера работают над этой задачей и изобретают устойчивые решения для бензина на основе фотосинтеза. В 2019 году они разработали искусственный лист, который из солнечного света, углекислого газа и вода получает сингаз — ключевой промежуточный продукт в производстве многих химических и фармацевтических веществ. Прежний прототип вырабатывал топливо, сочетая два поглотителя света с подходящими катализаторами. Однако в его конструкции использовались толстые стеклянные подложки и влагозащитные покрытия, и устройство получилось слишком громоздким.
Ученые решили выяснить, можно ли сократить объем материалов в устройствах и насколько. Важно было также сохранить производительность.
При создании новой версии ученые поглядывали на электронику, ведь именно в этой области громоздкие шкафы размером с небольшой спортзал в итоге превратились в устройства, умещающиеся на ладони. Предстояла непростая задача — умудриться нанести светопоглотители на легкие подложки и защитить их от попадания влаги. Для этого ученые создали тонкопленочные оксиды металлов и перовскиты, пригодные для нанесения на гибкие пластиковые и металлические пленки. Устройства покрыли водоотталкивающими слоями углерода микрометровой толщины. И в итоге получилось нечто похожее на лист не только функционально, но и чисто внешне.
Испытания новинки показали, что они могут расщеплять воду на кислород и водород или получать сингаз из CO2. Для коммерциализации потребуются доработки, однако уже сейчас ученые уверяют, что технология жизнеспособна.
Ученые отмечают, что новая технология задействует площадь воды, а не суши, что лишь добавляет ей выгоды.
О том, как искусственная листва, если организовать ее на большой площади, отразится на водных обитателях, в статье, к сожалению, не сказано. 17.08.2022 |
Энергия
PNAS Nexus: Ученые воссоздали в лаборатории ключевой элемент фотосинтеза | |
Человек научился делать многое, но у ... |
J. Mater. Chem. A: Литий-ионные батареи станут безопаснее и эффективнее | |
Новое объяснение эффекта этиленкарбоната ... |
EPSR: ИИ повысит надежность электросетей с учетом роста энергопотребления | |
Из-за распространения возобновляемых источнико... |
APL: Исследователи изучают фотоэлектрический феномен в перспективном материале | |
Необычный фотовольтаический эффект, BPV, в&nbs... |
Frontiers in Energy: Катализатор Fe-N-C превзойдет платину в топливных элементах | |
Топливные элементы и металловоздушные бат... |
Matter: Гибридные перовскиты прокладывают путь к новым лазерам и светодиодам | |
Исследователи разработали методику создания сл... |
В Пермском Политехе создали установку для исследования новых видов топлива | |
Учёные исследуют новый вид горючего ... |
Chemistry of Materials: Открыт перспективный твердый электролит из наночастиц | |
Аккумуляторы играют важную роль в совреме... |
Водные системы могут помочь ускорить внедрение возобновляемых источников энергии | |
Системы водоснабжения помогают сделать возобно... |
Nature Nanotechnology: Решена ключевая проблема натрий-ионных батарей | |
Литий-ионные батареи широко используются в&nbs... |
JAC: Ученые исследовали эффективность пьезокатализа Bi2WO6-x | |
Пьезокатализ — перспективная эколог... |
NatSustain: Новый материал катода может произвести революцию в хранении энергии | |
Недорогой катод, который может улучшить литий-... |
eScience: С помощью реактивной химии ученые создали анод без дендритов | |
Металлические калиевые батареи, МБК &mdas... |
Система искусственного фотосинтеза производит этилен с высочайшей эффективностью | |
Чтобы использовать CO₂ для создания эколо... |
NatComm: Инженеры создают долговечный и дешевый электролит для аккумуляторов | |
Возобновляемые источники энергии, такие как&nb... |
В ЛЭТИ создали цифрового двойника для оптимизации солнечных электростанций | |
Рост населения и развитие технологий прив... |
EES Catalysis: Новые ячейки превращают углекислый газ в экологичное топливо | |
Новый метод переработки бикарбонатного раствор... |
ACS Energy Letters: Новую батарею можно резать, можно бить — все равно работает | |
В большинстве аккумуляторов для портативн... |
Nature Climate Change: Богатые тоже пачкают атмосферу | |
Углеродный след богатых людей в обществе ... |
Учёные НИУ МЭИ создали энергоустановку на основе бионических технологий | |
Исследователи создали энергоустановку для ... |
Кремний с высокой площадью поверхности улучшает реакцию CO2 на свету | |
Учёные работают над превращением углекисл... |
В ЛЭТИ улучшили свойства материала для более долговечных солнечных батарей | |
Исследователи создали наноматериалы, которые с... |
Nature Electronics: Создан напалечный трекер здоровья, черпающий энергию из пота | |
Устройство, работающее от пота, позволяет... |
Nature Sustainability: Электролиты на основе нафталина пригодятся для батарей | |
ORAM — это органические редокс... |
Science: В США разрабатывают метод переработки лопастей ветряных турбин | |
Исследователи из Национальной лаборатории... |
Терагерцовая спектроскопия позволяет следить за старением перовскитовых пленок | |
Гибридные перовскиты могут использоваться в&nb... |
Scientific Reports: Создан новый храповик с геометрически симметричной шестерней | |
Храповой механизм — это систем... |
Инженеры MIT разрабатывают крошечные батареи для питания роботов | |
Маленькие словно песчинки цинково-воздушные ба... |
JPE: Листоподобные концентраторы повысят эффективность солнечной энергии | |
Люминесцентный солнечный концентратор, ил... |
Учёные ТПУ разработали катализатор для водорода, который в 7 раз лучше аналогов | |
Учёные молодёжной лаборатории ТПУ совмест... |