Интересные темы:

Гаджеты

Немного интересного:

Шпинатная энергетика

18.02.2011 Наука и жизнь

Био-фото-электро-химическая установка разрешает приобретать водородное горючее из солнечного света и листьев шпината.

В первую очередь, не следует осознавать заголовок практически: обращение отправится об электролизе (расщеплении) воды посредством листьев и солнца растений – к примеру, шпината. Вода при электролизе распадается на кислород и водород, каковые собирают и хранят раздельно друг от друга. Для чего это необходимо?

Водородное горючее – один из других энергетических источников, у водорода самый большой выход энергии при горении, и, что превосходно, в следствии его сгорания у нас опять появляется вода, которую снова возможно расщепить.

Шпинат. (Фото Unsplash / pixabay.com.) Листья шпината, модель хлоропласта, снимок тилактоидов посредством просвечивающего микроскопа. Схема устройства БФЭХ-ячейки и фотография прототипа.‹ ›

В одном из способов получения водорода из воды применяют солнечное излучение – ресурс, что можно считать неисчерпаемым. Так, электролиз воды возможно разглядывать как «запасание» солнечной энергии.Шпинатная энергетика И тут совсем не обязательно изобретать что-то с нуля, поскольку природа уже создала устойчивый механизм, разрешающий запасать энергию солнечного света с диссоциацией воды – это фотосинтез, что делают хлоропласты – особые органеллы водорослей и клеток растений.

По сути, процесс фотосинтеза сводится к тому, что энергия фотонов (другими словами солнечного света) расходуется на отрыв водорода от молекулы кислорода, по окончании чего водород соединяется со особым молекулярным комплексом и потом участвует в преобразовании углекислого газа в глюкозу, а освободившийся кислород уходит в воздух.

В хлоропласта находятся граны тилакоидов – стопки плоских мембранных «мешочков», чьи мембраны и сидящие в них особые протеины несут ответственность за диссоциацию воды на свету. Благодаря плоской форме, у них громадное отношение поверхности к количеству, а чем оно выше, тем действеннее фотосинтез. У растений эффективность преобразования света в водород образовывает около 1 процентов, а наилучший результат из химических лабораторий достигает 1,5 процентов.

Рой Пинхасси (Roy I. Pinhassi) и его коллеги из израильского Техниона обрисовывают в собственной статье в Nature Communications био-фото-электро-химическую (БФЭХ) ячейку, которая применяет тилакоидные мембраны для производства водорода. Многие культивируемые растения выращивают для плодов либо корнеплодов, и их листья в большинстве случаев идут на корм животным, и главная мысль авторов работы заключалась в том, что тилакоиды, содержащиеся в страницах, возможно применять для производства водородного горючего, а на корм пускать то, что осталось от этого процесса. В прототипе БФЭХ-ячейки биохимики применяли листья шпината как источник тилакоидов, выделив их из размельчённой зелёной массы.

БФЭХ-ячейка устроена следующим образом. Прозрачное дно ячейки сделано из стекла и в один момент является анодом (положительно заряженным электродом) – для проводимости стекло покрыто фторидом оксида олова. Дно-анод соединено с катодом из платины (отрицательно заряженным электродом), загружённым в ячейку сверху.

На дно наносится тилакоидная масса, и ячейка заполняется буферным раствором, содержащим феррицианиды, каковые помогают для транспортировки электронов к аноду.

Феррицианиды значительно менее токсичны, чем цианиды. К примеру, феррицианид калия в реакции с железистыми солями образует обширно применяемые пигменты: берлинскую лазурь либо турнбулевую синь. «Звёздная ночь» Ван Большая волна «и Гога в Канагаве» Хокусая, например, написаны красками как раз с этими пигментами.

Электролиз воды происходит под действием электрического напряжения. Фотосинтез в мембранах на данный момент создаёт часть нужной отличия потенциалов: феррицианиды переносят электроны, освободившиеся на протяжении фотосинтеза, на анод, что включен в ту же цепь, что и катод, так создавая разность потенциалов между ними. Но напряжения, созданного посредством тилакоидов, не достаточно на то, дабы порвать связь между кислородом и водородом в молекуле воды.

В совершенстве протоны (ионы водорода H+) должны собраться у катода и восстановиться до молекул H2, по окончании чего газообразный водород соберут посредством трубки и пошлют на химический анализа состава газа либо в хранилище. Но, повторим, дабы случилась диссоциация, необходимо приложить дополнительное напряжение, а откуда его забрать?

Дабы не зависеть ни от каких «батареек», ячейка совмещена с маленькой солнечной панелью, которая расположена под катодом. Панель преобразует неиспользованный при фотосинтезе солнечный свет в электричество, создавая то самое дополнительное напряжение, нужное для диссоциации воды. В следствии такая гибридная БФЭХ-ячейка функционирует в независимом режиме.

На протяжении опробований ячейки оказалось, что через некое время плотность тока, появившегося при фотосинтезе, падает. Дело в том, что протеины в мембране тилакоидов, важные за преобразование света в электроны, имеют определённый предел эффективности, по достижении которого они перестают делать собственную задачу. Эта неприятность решается промыванием ячейки загрузкой и буферным раствором свежих тилакоидов.

Действительно, эффективность преобразования света в водород посредством БФЭХ-ячейки составило всего 0.3 процентов, что не дотягивает кроме того до растений, но тут мы имеем дело в принципе с весьма занимательным способом сбора солнечной энергии. Возможно, в один раз рядом с грядками во всех садах, огородах и полях будут находиться такие сборщики водородного горючего.

Создатель: Анна Грушина

Источник: nkj.ru

Случайные записи:

Желе из арбуза. #Арбуз


Похожие статьи, которые вам понравятся:

Tags:  , , ,