Турция увеличила импорт природного газа в январе 2024 году
30.03.2024
Разложение воды фотоэлектролизом для получения топливного водорода – одно из самых перспективных направлений будущего развития энергетики. Главной проблемой на этом пути, как обычно, является повышение эффективности работы фотоэлектрохимических ячеек, в которых протекает этот процесс: преобразование солнечного света в электрический ток и расщепление с его помощью молекул воды. Значительный шаг вперед в этом направлении сделали недавно швейцарские ученые, использовавшие для этой цели натуральный пигмент, выделенный из водорослей, и в некотором роде имитировавшие естественные механизмы фотосинтеза.
Фотосинтез вообще считается одной из самых заманчивых целей энергетики, наряду с такими перспективами, как термоядерный синтез. Надежное, «чистое» производство энергии из простейших компонентов – воды и углекислого газа – привлекает огромное внимание ученых и инженеров, которые пытаются с той или иной степенью точности (и успеха) повторить природный механизм искусственно.
Одним из подходов к этому и является использование фотоэлектрохимических ячеек. Как правило, электроды для них изготовляются из полупроводящих материалов – таких, как металлические оксиды, многие из которых обладают необходимыми фотокаталитическими свойствами. А недавно швейцарские исследователи совместно с коллегами из США предложили использовать «нано-био-фотоэлектрохимические электроды», включающие наночастицы оксида железа, связанные с белком, выделенным из цианобактерий. По их сообщению, такая сложная система оказывается вдвое более эффективна в производстве водорода, нежели оксид железа сам по себе.
Оксид железа (III) – например, в форме гематита – вообще считается весьма многообещающим материалом для получения электродов для фотоэлектрохимических ячеек: он способен поглощать солнечный свет в видимом диапазоне волн, что делает его более эффективным, нежели традиционный оксид титана (IV), поглощающий лишь УФ-лучи. И, конечно, он куда распространеннее и дешевле титанового аналога.
Второй компонент «нано-био-фотоэлектрохимических электродов» - белок фикоцианин, выделенный из цианобактерий, у которых он играет важную роль в фотосинтетических реакциях, действуя в качестве основного фотоулавливающего пигмента. О важности его функций для фотосинтезирующих бактерий может сказать хотя бы тот факт, что в некоторых условиях фикоцианин может составлять до 60% всех белков клетки.
Ученые продемонстрировали, что молекулы фикоцианина, связанные с наночастицами гематита, весьма эффективно улавливают фотоны видимого излучения. По их оценкам, получающееся при этом электричество вдвое сильнее, нежели у обычного электрода на оксиде железа.
При этом даже в щелочной среде фотоэлектрохимической ячейки и при достаточно сильном освещении белок остается интактным, сохраняя свою структуру и функциональность. Этот факт немало озадачил авторов разработки, ожидавших его довольно быструю денатурацию и деградацию: слишком уж агрессивны такие условия.
По пресс-релизу Empa Switzerland
Новости компаний 03.08.2023
Новости компаний 03.04.2023
Новости компаний 27.02.2023
Новости компаний 08.02.2023
Новости компаний 06.02.2023
Технологии 08.04.2024
Технологии 12.02.2024
Аналитика 02.12.2021
Технологии 31.07.2019
Чтобы оставить комментарий или выставить рейтинг, нужно Войти или Зарегистрироваться
Читайте также