Ученые создали фотоэлектрохимические генераторы энергии
Объединив био- и нанотехнологии, ученым удалось создать устройство, которое генерирует электричество из солнечных луче в два раза эффективнее своих современных аналогов.
Считается, что наиболее перспективным из современных направлений энергетики является разложение молекул воды в процессе фотоэлектролиза, в результате чего добывается топливный водород. Основной трудностью, с которой столкнулись изобретатели сначала, была низкая эффективность фотоэлектрохимических ячеек, в которых, собственно солнечный свет преобразовывался в ток, а тот в свою очередь расщеплял воду. Швейцарские ученые предложили задействовать в этой технологии натуральный пигмент водорослей, который бы имитировал механизм фотосинтеза.
В энергетике фотосинтез наряду с термоядерным синтезом считаются наиболее перспективными направлениями. Ученые уже давно пытаются добыть энергию, имитируя природные механизмы. Так, производя энергию из простых компонентов углекислого газа и воды, можно наладить экологически совершенно чистое производство.
В качестве одного из подходов в создании такого производства является использование фотоэлектрохимических ячеек. Электроды для них изготавливают из полупроводящих металлических оксидов, которые обеспечивают ячейкам необходимые фотокаталитические свойства. Совместно работающие американские и швейцарские ученые предложили использовать в данном направлении нано-био-фотоэлектрохимические электроды. Они состоят из наночастиц оксида железа, которые в свою очередь связаны с белком, добытым из цианобактерий. В ходе исследований ученые выяснили, что такая система повысит эффективность ячеек почти в два раза.
Трехвалентный оксид железа в форме гематита является довольно эффективным компонентом, так как этот материал способен поглощать солнечные лучи в видимом диапазоне волн. До этого использовали четырехвалентный оксид титана с более узким «радиусом действия». Оксид титана мог поглощать только ультрафиолетовые лучи, но при этом стоил он дороже оксида железа.
Вторым компонентом сложных электродов стал белок фикоцианин. У цианобактерий он играет важную роль фотоулавливающего пигмента в процессе фотосинтеза. Важность его роли подчеркивает то, что порой фикоацин достигает 60% от всех белков клетки цианобактерий. Молекулы этого белка, связанные с наночастицами гематита, очень эффективно поглощают фотоны видимого излучения, а электричество генерируемое в ходе этого процесса оказывается в два раза мощнее, чем при использовании обычных электродов на оксиде железа.
К тому же фикоацин отличается удивительной устойчивостью в агрессивных условиях, сохраняя структуру и функциональность даже в щелочной среде.
С этим материалом еще читают:
Гигантская резиновая змея - возобновляемый источник энергии будущего. Видео
Океанские приливы и отливы используются для производства электроэнергии
Электрогенерирующая резина создана инженерами Ricoh
Еще из категории технологии:
- Новые открытия освещают поиски ценных "зеленых" металлов
- За пределами клонирования: использование мощи виртуального квантового вещания
- Исследовательская группа предлагает новый тип акустического кристалла с плавными, непрерывными изменениями упругих свойств
- Дроны, распространяющие комаров, могут сократить распространение болезней
- Триллионы тонн закопанного водорода: начинается золотая лихорадка чистой энергии
- Робот, распыляющий смолу, может ремонтировать газопроводы изнутри
- Мини-роботы, созданные по образцу насекомых
- Раскаленная добела тепловая сетевая батарея стремится уничтожить литий
Последние комментарии
Рассылка топовых новостей
Читательский топ
- Телескоп Джеймса Уэбба обнаруживает две экзопланеты, вращающиеся вокруг мертвых звёзд
- Астрономы обнаружили новый короткопериодический коричневый карлик
- Эволюция человеческой иммунной системы в постомикронную эпоху
- Обнаружен неожиданно крупный вид древнего млекопитающего в Патагонии
- Запуск космического корабля X-37B компанией SpaceX на ракете Falcon Heavy запланирован на 28 декабря
- Серые рифовые акулы меняют наши представления о том, как они дышат
- Почему люди отрицают изменение климата? Исследование показывает неожиданные результаты
Комментариев нет. Будьте первым!