Химики искусственно воспроизвели ключевые элементы фотосинтеза

Подпишись на ежедневную рассылку РИА Наука

Спасибо за подписку

Пожалуйста, проверьте свой e-mail для подтверждения подписки

Две группы американских химиков смогли повторить два ключевых элемента процесса фотосинтеза у зеленых растений - разложение молекул углекислого газа и воды при помощи энергии света, используя недорогие и легко доступные катализаторы и солнечные батареи, говорится в двух статьях, опубликованных в журнале Science.

МОСКВА, 29 сен - РИА Новости. Две группы американских химиков смогли повторить два ключевых элемента процесса фотосинтеза у зеленых растений - разложение молекул углекислого газа и воды при помощи энергии света, используя недорогие и легко доступные катализаторы и солнечные батареи, говорится в двух статьях, опубликованных в журнале Science.

Многие химические реакции происходят только при благоприятных условиях - к примеру, в присутствии набора катализаторов или при постоянном притоке энергии. В частности, зеленые растения используют молекулы хлорофилла для поглощения энергии Солнца и преобразования ее в свободные электроны, которые в свою очередь расходуются на расщепление молекул воды и углекислого газа.

Ричард Мазель (Richard Masel) и его коллеги из исследовательской лаборатории Dioxide Materials в городе Шампэйн (штат Иллинойс) воспроизвели одну половину этого процесса - разложение молекулы углекислого газа.

Молекулу СО2 крайне сложно разложить при помощи электрического тока - оба атома кислорода прочно связаны с углеродом, и для отрыва хотя бы одного из них нужно много электричества. Из-за этого такая реакция крайне невыгодна с экономической точки зрения.

Мазель и его коллеги смогли умерить "аппетиты" молекулы CO2 при помощи специального катализатора - электролита из смеси соединений имидазола и тетрафторида бора. Эта соединение относится к классу так называемых ионных жидкостей - по сути "обычных" солей, температура плавления которых ниже комнатной.

Ученые собрали реактор из закрытой колбы, двух электродов - серебряного катода и платинового анода, и электролита, через который пропускался углекислый газ. В первых экспериментах платиновый электрод быстро портился из-за взаимодействия с молекулами углекислого газа, поэтому ученые обернули его в пленку из нафиона - полимера, который пропускает положительно заряженные катионы и не пропускает все остальное - нейтральные молекулы воды или отрицательно заряженные анионы.

"Рабочая" версия реактора Мазеля и его коллег вырабатывала только три типа газов - водород и угарный газ (СО) на катионе и кислород на анионе. Эффективность работы этого устройства - то есть доля электричества, которая была потрачена на расщепление углекислого газа - составляла 96% и она не уменьшалась с течением времени, что говорит о низком расходе катализатора.

С другой стороны, текущая производительность этой системы остается достаточно низкой, что мешает использовать ее в промышленных масштабах.

Другая группа ученых под руководством Томаса Ярви (Thomas Jarvi) из лаборатории Sun Catalytix в Кэмбридже (США) реализовала вторую половину искусственного фотосинтеза - расщепление воды на кислород и водород при помощи энергии света.

Ярви и его коллеги собрали специальную солнечную панель, которая повторяет в себе "водную" часть фотосинтезирующих структур. Полупроводниковая часть этого устройства "собирает" энергию Солнца и выделяет электроны, которые подхватываются молекулами "умного" катализатора из оксида кобальта и бора. Это вещество переносит электроны к молекуле воды и заставляет атомы кислорода отделиться от нее и образовать молекулу нейтрального газа. Для отделения молекул водорода ученые использовали еще один катализатор - тонкую сетку из сплава никеля, цинка и молибдена.

Ученые испытали работу своего устройства, осветив ее при помощи лампы мощностью в 1 киловатт на квадратный метр, что составляет примерно 1,5 светимости Солнца. Солнечная панель поглощала примерно 8% света и использовала 85% полученной энергии - примерно 5% от мощности прожектора - на расщепление воды. По современным оценкам, растения поглощают около 1-2% солнечного света - иначе говоря, батарея Ярви и его коллег оказалась эффективнее природных.

Химики полагают, что их изобретение станет первым шагом на пути создания дешевых и компактных систем преобразования солнечной энергии в водород и кислород.

РИА Наука
Наверх
Авторизация
He правильное имя пользователя или пароль
Войти через социальные сети
Регистрация
E-mail
Пароль
Подтверждение пароля
Введите код с картинки
He правильное имя пользователя или пароль
* Все поля обязательны к заполнению
Восстановление пароля
E-mail
Инструкции для восстановления пароля высланы на
Смена региона
Идет загрузка...
Произошла ошибка... Повторить
правила комментирования материалов

Регистрация пользователя в сервисе РИА Клуб на сайте Ria.Ru и авторизация на других сайтах медиагруппы МИА «Россия сегодня» при помощи аккаунта или аккаунтов пользователя в социальных сетях обозначает согласие с данными правилами.

Пользователь обязуется своими действиями не нарушать действующее законодательство Российской Федерации.

Пользователь обязуется высказываться уважительно по отношению к другим участникам дискуссии, читателям и лицам, фигурирующим в материалах.

Публикуются комментарии только на тех языках, на которых представлено основное содержание материала, под которым пользователь размещает комментарий.

На сайтах медиагруппы МИА «Россия сегодня» может осуществляться редактирование комментариев, в том числе и предварительное. Это означает, что модератор проверяет соответствие комментариев данным правилам после того, как комментарий был опубликован автором и стал доступен другим пользователям, а также до того, как комментарий стал доступен другим пользователям.

Комментарий пользователя будет удален, если он:

  • не соответствует тематике страницы;
  • пропагандирует ненависть, дискриминацию по расовому, этническому, половому, религиозному, социальному признакам, ущемляет права меньшинств;
  • нарушает права несовершеннолетних, причиняет им вред в любой форме;
  • содержит идеи экстремистского и террористического характера, призывает к насильственному изменению конституционного строя Российской Федерации;
  • содержит оскорбления, угрозы в адрес других пользователей, конкретных лиц или организаций, порочит честь и достоинство или подрывает их деловую репутацию;
  • содержит оскорбления или сообщения, выражающие неуважение в адрес МИА «Россия сегодня» или сотрудников агентства;
  • нарушает неприкосновенность частной жизни, распространяет персональные данные третьих лиц без их согласия, раскрывает тайну переписки;
  • содержит ссылки на сцены насилия, жестокого обращения с животными;
  • содержит информацию о способах суицида, подстрекает к самоубийству;
  • преследует коммерческие цели, содержит ненадлежащую рекламу, незаконную политическую рекламу или ссылки на другие сетевые ресурсы, содержащие такую информацию;
  • имеет непристойное содержание, содержит нецензурную лексику и её производные, а также намёки на употребление лексических единиц, подпадающих под это определение;
  • содержит спам, рекламирует распространение спама, сервисы массовой рассылки сообщений и ресурсы для заработка в интернете;
  • рекламирует употребление наркотических/психотропных препаратов, содержит информацию об их изготовлении и употреблении;
  • содержит ссылки на вирусы и вредоносное программное обеспечение;
  • является частью акции, при которой поступает большое количество комментариев с идентичным или схожим содержанием («флешмоб»);
  • автор злоупотребляет написанием большого количества малосодержательных сообщений, или смысл текста трудно либо невозможно уловить («флуд»);
  • автор нарушает сетевой этикет, проявляя формы агрессивного, издевательского и оскорбительного поведения («троллинг»);
  • автор проявляет неуважение к русскому языку, текст написан по-русски с использованием латиницы, целиком или преимущественно набран заглавными буквами или не разбит на предложения.

Пожалуйста, пишите грамотно — комментарии, в которых проявляется пренебрежение правилами и нормами русского языка, могут блокироваться вне зависимости от содержания.

Администрация имеет право без предупреждения заблокировать пользователю доступ к странице в случае систематического нарушения или однократного грубого нарушения участником правил комментирования.

Пользователь может инициировать восстановление своего доступа, написав письмо на адрес электронной почты moderator@rian.ru

В письме должны быть указаны:

  • Тема – восстановление доступа
  • Логин пользователя
  • Объяснения причин действий, которые были нарушением вышеперечисленных правил и повлекли за собой блокировку.

Если модераторы сочтут возможным восстановление доступа, то это будет сделано.

В случае повторного нарушения правил и повторной блокировки доступ пользователю не может быть восстановлен, блокировка в таком случае является полной.

Чтобы связаться с командой модераторов, используйте адрес электронной почты moderator@rian.ru или воспользуйтесь формой обратной связи.

Заявка на размещение пресс-релиза
Компания
Контактное лицо
Контактный телефон или E-mail
Комментарий
Введите код с картинки
Все поля обязательны к заполнению. Услуга предоставляется на коммерческой основе.
Заявка успешно отправлена