Новый способ превратить солнечный свет в топливо, в области искусственного фотосинтеза

В поисках новых способов использования солнечной энергии сделан ещё один шаг вперёд. Исследователи успешно разделили воду на водород и кислород, изменив фотосинтетическую технологию на растениях.

  • Фотосинтез — одна из самых важных реакций на планете — она является источником почти всего кислорода, присутствующего в мире.
  • Фотосинтез — это процесс преобразования солнечного света в энергию.
  • Кислород и водород — это побочные продукты фотосинтеза, когда вода, поглощаемая растениями, «расщепляется», а водород при расщеплении воды, потенциально может стать  неограниченным источником возобновляемой энергии.

Учёные Колледжа Сент-Джонс в Кембриджском университете, применяют искусственный фотосинтез для  производства и хранения солнечной энергии. Чтобы естественный солнечный свет превращал воду в водород и кислород, они используют смесь биологических компонентов.

Учёные Лаборатории Рейснера в Кембридже разработали свою платформу для достижения солнечного водоразделения. Их метод позволяет поглощать  солнечного света больше, чем естественный фотосинтез.

Катажина Сокол, аспирант Колледжа Сент-Джонс, сказала: «Естественный фотосинтез неэффективен, потому что он эволюционировал просто для  выживания; он потребляет минимальное количество энергии — около 1-2% из того, что потенциально мог бы производить и хранить».

Искусственный фотосинтез существует уже много десятилетий, но всё ещё не используется для создания возобновляемых источников энергии в промышленных масштабах, поскольку был основан на дорогих и зачастую токсичных катализаторах.

Новая технология искусственного фотосинтеза  преодолела эту ограниченность, за счёт  ферментов водорослей.
Удалось увеличить количество производимой энергии, удалось активировать процесс в водорослях, которые были бездействующими в течение тысячелетий. Фермент гидрогеназа способен восстанавливать протоны в водороде. Во время эволюции этот процесс был дезактивирован, потому что не был необходим, но учёным удалось активировать его для достижения желаемой реакции — для разделения воды на водород и кислород.

Результаты позволяют команде исследователей надеяться на новые разработки, новые модельные системы преобразования солнечной энергии.

Удивительно, что теперь стало возможным выбирать процессы, которых мы хотим добиться, которые недоступны в природе. Это может стать отличной платформой для разработки инновационные солнечных технологий. Сейчас идёт поиск более надёжных компонентов солнечной энергии.

Новая модель впервые успешно использует водородную и фотосистему  для создания полу-искусственного фотосинтеза, обусловленного исключительно солнечной энергией.

Фотоэлектрохимическая ячейка в экспериментальной установке

Д-р Эрвин Рейснер, руководитель лаборатории Рейснера, член колледжа Сент-Джонса, назвал исследование «вехой» в истории солнечной энергетики. «Эта работа решает множество трудных задач, связанных с интеграцией биологических и органических компонентов в неорганические материалы для сборки полужёстких устройств, и открывает инструментарий для разработки будущих систем преобразования солнечной энергии».

Источник: Материалы предоставлены Колледжем Сент-Джонса Кембриджского университета