Чистого с листа. Учёные представили технологию производства чистого топлива из искусственных листьев

Фотосинтез назвали фотосинтезом в 1877 году, а процессы в его основе открыли и того раньше — в 1842 году.

Ученым давно не дает покоя эта способность растений поглощать и превращать энергию солнечного света с участием хлорофилла.

И вот теперь исследователи разработали плавающие искусственные листья, которые производят чистое топливо из солнечного света и воды. В перспективе этот процесс можно масштабировать так, что генерацией топлива будут заниматься фабрики, покрывающие колоссальную по площади водную гладь морей и океанов.

Ученые из Кембриджского университета разработали ультратонкие гибкие устройства, принцип действия которых вдохновлен фотосинтезом — тем самым процессом, с помощью которого растения преобразуют солнечный свет в пищу. Предполагается, что эти устройства будут достаточно легкими, чтобы удерживаться на поверхности воды. Ученые сообщили о возможности использовать их для производства альтернативного топлива.

Испытания устройств провели на реке Кэм. Выяснилось, что они преобразуют солнечный свет в топливо не менее эффективно, чем их биологические прообразы — живые листья растений.

Этот опыт получения чистого топлива на воде считается первым в своем роде, и в случае успешного масштабирования технология поможет снизить зависимость мирового судоходства от ископаемого топлива.

Результаты опубликованы в издании Nature.

Востребованность технологии

Хотя технологии альтернативной возобновляемой энергии дешевеют, декарбонизация в судоходстве — задача на порядок сложнее. Около 80% мировых торговых путей лежит через воду, и грузовые суда перевозят «шелк и пряности» на ископаемом топливе.

Годами ученые из Кембриджа под руководством профессора Эрвина Рейснера работают над этой задачей и изобретают устойчивые решения для бензина на основе фотосинтеза. В 2019 году они разработали искусственный лист, который из солнечного света, углекислого газа и вода получает сингаз — ключевой промежуточный продукт в производстве многих химических и фармацевтических веществ.

Прежний прототип вырабатывал топливо, сочетая два поглотителя света с подходящими катализаторами. Однако в его конструкции использовались толстые стеклянные подложки и влагозащитные покрытия, и устройство получилось слишком громоздким.

Искусственные листья могли бы значительно удешевить процесс устойчивого производства топлива, но поскольку они тяжелые и хрупкие, их сложно производить и перевозить,

— заявил доктор Вирджил Эндрей.

Ученые решили выяснить, можно ли сократить объем материалов в устройствах и насколько. Важно было также сохранить производительность.

Если мы сможем сделать листья достаточно легкими, чтобы не тонуть, потенциал их использования вырастет в разы, — отметил Рейснер.

При создании новой версии ученые поглядывали на электронику, ведь именно в этой области громоздкие шкафы размером с небольшой спортзал в итоге превратились в устройства, умещающиеся на ладони.

Предстояла непростая задача — умудриться нанести светопоглотители на легкие подложки и защитить их от попадания влаги. Для этого ученые создали тонкопленочные оксиды металлов и перовскиты, пригодные для нанесения на гибкие пластиковые и металлические пленки. Устройства покрыли водоотталкивающими слоями углерода микрометровой толщины. И в итоге получилось нечто похожее на лист не только функционально, но и чисто внешне.

Исследование показывает, что современные технологии производства вполне подходят для изготовления искусственных листьев. Именно сейчас сделан первый шаг к автоматизации и масштабированию производства солнечного топлива, — заявил Эндрей.

— Эти листья сочетают в себе преимущества большинства известных технологий выработки солнечного топлива.

Испытания новинки показали, что они могут расщеплять воду на кислород и водород или получать сингаз из CO2. Для коммерциализации потребуются доработки, однако уже сейчас ученые уверяют, что технология жизнеспособна.

В свое время для выработки электроэнергии стали повсеместно использовать солнечные панели. Мы сделали нечто столь же успешное, но для синтеза топлива, — сообщил Эндрей.

— Наша разработка будет снабжать прибрежные поселения и отдаленные острова. Искусственными листьями можно будет накрыть промышленные водоемы, а еще они помогут предотвратить испарение воды в ирригационных каналах.

Ученые отмечают, что новая технология задействует площадь воды, а не суши, что лишь добавляет ей выгоды.

Теоретически можно будет сворачивать и разворачивать новые производства практически в любой стране, что поможет всем в обеспечении дополнительной энергобезопасности,

— заключил профессор Рейснер.

О том, как искусственная листва, если организовать ее на большой площади, отразится на водных обитателях, в статье, к сожалению, не сказано.

17.08.2022


Подписаться в Telegram



Энергия

Acta Astronautica: В открытом космосе можно построить солнечные фермы
Acta Astronautica: В открытом космосе можно построить солнечные фермы

Согласно результатам нового исследования, пров...

Ученые нашли способ очистки воды с помощью солнечной энергии
Ученые нашли способ очистки воды с помощью солнечной энергии

Использование электрохимии для разделения...

В России исследуют влияние формы древесины на процесс горения
В России исследуют влияние формы древесины на процесс горения

Исследование ученых ТПУ позволит улучшить...

Никель поможет отказаться от токсичного кобальта в батарейках
Никель поможет отказаться от токсичного кобальта в батарейках

Поскольку литий-ионные батареи используются бу...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

EHJ-DH: Инструмент на основе ИИ успешно предсказывает фатальный сердечный ритм
EHJ-DH: Инструмент на основе ИИ успешно предсказывает фатальный сердечный ритм
Frontiers in Allergy: Собаки способны учуять стресс по запаху дыхания человека
Frontiers in Allergy: Собаки способны учуять стресс по запаху дыхания человека
Chem: Имплантируемые батареи могут работать на собственном кислороде организма
Chem: Имплантируемые батареи могут работать на собственном кислороде организма
NREE: Виноградари всего мира бьют тревогу из-за изменения климата
NREE: Виноградари всего мира бьют тревогу из-за изменения климата
Current Biology: У бенгальских кошек в ДНК лишь несколько процентов от леопарда
Current Biology: У бенгальских кошек в ДНК лишь несколько процентов от леопарда
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом
В двумерных сверхпроводниках открыта незаметная квантовая критическая точка
В двумерных сверхпроводниках открыта незаметная квантовая критическая точка
Ученые предложили способ узнать, когда именно появляется сознание у младенцев
Ученые предложили способ узнать, когда именно появляется сознание у младенцев
Воздействие табака до рождения повышает риск развития диабета 2 типа у взрослых
Воздействие табака до рождения повышает риск развития диабета 2 типа у взрослых
Рост эффективности бифункциональных катализаторов удешевит производства водорода
Рост эффективности бифункциональных катализаторов удешевит производства водорода
Science: Облик будущих партнеров запечатлен у бабочек Heliconius в генах
Science: Облик будущих партнеров запечатлен у бабочек Heliconius в генах
NMI: Создана модель ИИ для разработки новых антибиотиков против супербактерий
NMI: Создана модель ИИ для разработки новых антибиотиков против супербактерий
2-фотонная фотоэмиссионная спектроскопия помогла понять поведение электронов
2-фотонная фотоэмиссионная спектроскопия помогла понять поведение электронов
Низкий социальный статус повышает риск проблем со здоровьем из-за алкоголизма
Низкий социальный статус повышает риск проблем со здоровьем из-за алкоголизма
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса