Производство водородного топлива с использованием фотосинтеза

13.02.2018 20:50

В последние годы исследователи со всего мира занимались вопросом производства водорода из воды. Причиной их интереса было то, что водородное топливо - «зеленое»,  то есть экологичное, является альтернативой для уже используемых видов топлива и производится из недорогого и доступного сырья - воды. 

Вода - это и единственный побочный продукт работы автомобилей на водородных двигателях, что разительно контрастирует с эффектом от автомобилей на обычном топливе, выбрасывающими в атмосферу вредные вещества и парниковые газы.
 

В статье, опубликованной в Nature Catalysisдоцент Галия Мааян с факультета химии Техниона (Израильский технологический институт в Хайфе) представила молекулярный комплекс (также называемый искусственным молекулярным кластером), который значительно повышает эффективность окисления воды. Этот результат достигается с помощью биомимикрии - области инженерии, где копируются природные механизмы. В данном случае был скопирован процесс фотосинтеза в природе. 

Фотосинтез - это природный процесс, который в ходе эволюции развился в растениях, бактериях и водорослях. Для превращения воды и оксида углерода в кислород и органические материалы используется энергия солнца. Этот процесс жизненно важен для жизни на Земле, поскольку все организмы, неспособные к фотосинтезу (включая людей), включены в пищевую цепочку, первым звеном которой является фотосинтетическая бактерия. Кислород, которым мы дышим, является продуктом фотосинтеза. 

Марганец (Mn) является одним из важных элементов процесса фотосинтеза. Вдохновленные природным процессом, многие исследователи пытались найти способ использования марганца как катализатора расщепления воды, пользуясь при этом электричеством как источником энергии. В результате этого процесса, называемого водным электролизом, получается водород, когда молекулы воды расщепляются с помощью электрического тока. В воду погружаются катод и анод, катод выпускает электроны в воду и привлекает кислород, а анод забирает электроны из воды и привлекает водород. Это очень сложный и энергоемкий процесс. Более того, основанный на марганце катализатор как правило оказывается нестабильным и распадается в процессе использования. 

Молекулярный комплекс, разработанный Мааян, должен изменить ситуацию. Кластер, представляющий собой сложную молекулу Mn12DH, обладает уникальными характеристиками, дающими значительное преимущество при расщеплении воды. Проведенные с этим комплексом эксперименты показали, что в итоге получается большое количество электронов, а также существенное количество кислорода и водорода, несмотря на относительно небольшие энергозатраты. Не менее важно отметить что это стабильный комплекс, и этим он выгодно отличается от других катализаторов, основанных на марганце.

По словам Мааян, «в природе эволюция создала белковую оболочку вокруг ядра марганца, которая стабилизирует его и предотвращает его распад. Пользуясь патентом природы, мы разработали органическую оболочку, которая стабилизирует марганцевый комплекс и позволяет ему раствориться в воде». 

 


Доцент Галия Мааян (слева) и исследователь Наама Глуз (фото пресс-службы Техниона)

Большая часть описанной в статье работы была выполнена Наамой Глуз, студенткой Техниона, готовившей свою магистерскую работу под руководством Мааян. Глуз продолжает исследовать уникальный молекулярный комплекс в рамках своего доктората. В предварительных экспериментах она смогла продемонстрировать, что комплекс может расщеплять воду даже при облучении светом из обычной лампы. В будущем это сделает возможным получать кислород и водород быстро и в больших количествах, и прийти к ситуации, в которой этот процесс будет происходить только на солнечной энергии, без дополнительных энергозатрат.

 

Источник: MFA
Фото: Технион

Отправьте эту страницу друзьям!

Оставьте свой комментарий!

Читайте также:

Наука и технологии
7.01.2018

Морские губки покажут человечеству новые технологии стеклопроизводства

Природа давно освоила создание очень сложных стеклянных структур в низких температурах -...
Наука и технологии
24.11.2017

Израильских ученых отметили крупнейшей премией Британии

Биоинженеры придумали биочипы, которые сокращают время лабораторных анализов до трех часов
Наука и технологии
20.10.2017

Израильские ученые научились распознавать болезни по морганию

Изобретенное в Технионе устройство определяет болезнь Паркинсона и базедову болезнь
Наука и технологии
19.08.2017

Израильские и канадские исследователи хотят увидеть ночь в новом свете

Информация о мерцании освещения в масштабах города дает полезные данные об электросети, позволяя визуально распознавать...

Лента новостей:

Израиль
Израиль
20.02.2018

Выходцам из Эфиопии обеспечили льготную ипотеку, а жрецов-«кесов» приравняли к раввинам

Министр строительства Йоав Галант отчитался о льготной жилищной программе для выходцев...
Израиль
19.02.2018

ЦАХАЛ нанес ответный удар по инфраструктуре террора в Газе

В ночь на понедельник, 19 февраля, военно-воздушные силы Армии обороны Израиля нанесли удары по подземной инфраструктуре террористов в...
Израиль
18.02.2018

Западный Негев подвергся обстрелу из сектора Газы

В 21:50 сирены системы раннего предупреждения о ракетных и минометных обстрелах прозвучали в Сдероте и других населенных пунктах на...
В мире
В мире
19.02.2018

Иранский борец из-за израильтянина дисквалифицирован на полгода

Всемирная федерация борьбы запретила иранскому спортсмену участвовать в соревнованиях в течение шести месяцев...
В мире
19.02.2018

Лавров дал понять, что не верит в израильскую версию об иранском беспилотнике

Глава российского МИДа намекнул на то, что Нетаниягу пытается делать политику недоказанными фактами.
В мире
18.02.2018

Нетаниягу выразил готовность атаковать Иран

Глава правительства Израиля Биньямин Нетаниягу выступил на конференции по безопасности в Мюнхене. 
Бизнес
Бизнес
23.01.2018

Израильский стартап выращивает веганскую курятину в лаборатории

Материал для производства мяса безболезненно извлекают из птицы
Бизнес
16.01.2018

Рекорд израильской стартап-индустрии: 23 млрд долл экзитов в 2017 году

Общий объем экзитов израильских стартап-компаний в 2017 году достиг рекордных показателей в $23 млрд
Бизнес
28.12.2017

Абоненты сотовой связи активно меняют операторов

2017 год на рынке сотовой связи прошел под знаком конкуренции.
Бизнес
27.12.2017
 Натанэль Хатамов

Как открыть бизнес в Израиле: от идеи и до ее воплощения

Бизнес-тренер Натаниэль Хатамов - от том, с чего же начать и на что обратить...
Бизнес
25.12.2017

Компания Siemens вложит миллиард шекелей в экономику Израиля

Министерство экономики пришло к соглашению с руководством германского концерна Siemens о крупных инвестициях компании в израильскую...
Наука и технологии
Наука и технологии
19.02.2018

Видео: успешное испытание Arrow 3

Министерство обороны Израиля выложилов сеть клип с успешным испытанием системы ПРО Arrow 3 минувшей ночью. 
Наука и технологии
17.02.2018

В Кейсарии обнаружена редкая многоцветная мозаика Римского периода

Новая мозаика присоединяется к другим важным находкам, сделанным в Кейсарии - центре римского правления в Земле Израиля.
Наука и технологии
15.02.2018

В израильской пустыне началась симуляция экспедиции на Марс

Израильское космическое агентство и проект D-Mars впервые проводят симуляцию экспедиции...
Медицина
Медицина
2.02.2018

Художник Боаз Арад сделал то, о чем предупреждал: покончил с собой

По предположению, причиной самоубийства стало разоблачительное интервью на сайте телеканала...
Медицина
29.01.2018

В Израиле начнут продавать болеутоляющее на основе конопли

Выписывая лекарство, врач точно знает, сколько в нем тетрагидроканнабинола и каннабидиола.
Медицина
25.12.2017
 Ирина Щукина

В новый год со старым диабетом

Главврач института эндокринологии, сахарного диабета и метаболизма...
Медицина
21.12.2017

Израильские врачи отрастили пациенту кость

Врачи клиники «Ха-Эмек» провели первую в мире операцию по пересадке выращенного...
Деньги
Деньги
10.02.2018

Стоимость техосмотра вырастет с апреля

Стоимость техосмотра в Израиле выходит за границы разумного и превышает более чем на 300% стоимость аналогичной услуги в среднем в мире....
Деньги
9.02.2018

Израиль выпустит криптовалюту, обеспеченную бриллиантами

Израильская алмазная биржа – одна из самых крупных в мире – собралась выпустить собственную криптовалюту,...
Деньги
6.02.2018

Сине-белый Клондайк

В 2017 году количество проверок, проведенных инспекторами парковок, выросло на 28%, за год было проверено 13,5 миллиона припаркованных автомобилей. За последние пять лет количество проверок...
Деньги
28.01.2018

В 2017 году на нужды переживших Холокост выплачено более 5 миллиардов шекелей

Управление по правам переживших Холокост опубликовало отчет за 2017 год.
Культура
Культура
15.02.2018

Чемодан, вокзал, обратно?

Израиль – наш дом, но кто из нас не слышал: «Убирайтесь обратно!»
Культура
9.02.2018
 Ганна Руденко

5 фактов о Марти Фельдмане, молодом Франкенштейне

Актер и сценарист, который был вегетарианцем,...
Культура
7.02.2018

На роскошной вилле Трампа отпразднуют 70-летие Израиля

Билет на праздник в резиденции Мар-а-Лаго стоит 1 тысячу долларов
Культура
25.01.2018

Два мира

Израильские арабы – наши соседи или враги?
Публицистика
Публицистика
19.02.2018
 Мордехай Кейдар

На Иран!

Пришло время Израилю возглавить международные усилия по развалу Ирана изнутри. Только с помощью комплексных...
Публицистика
18.02.2018
 Кирилл Лягушев

Диаспора выбирает бойкот выборов в России

Кирилл Лягушев: Обращаюсь ко всем представителям...
Публицистика
15.02.2018
 Моше Фейглин

Эти расследования пахнут путчем

Даже если действия Нетаниягу и были неподобающими,...
Репатриация
Репатриация
31.12.2017

За год в Израиль приехали более 33 тыс. репатриантов

В уходящем 2017 году население Израиля пополнилось более 33 тыс. репатриантов, сообщили в министерстве...
Репатриация
30.12.2017

Русскоязычная диаспора упрекает Израиль в пренебрежении

"Лимуд" – ведущая организация, объединяющая русскоговорящих евреев по всему миру – вынуждена сократить свою деятельность. ...
Репатриация
25.12.2017
 Виктория Мартынова

Ожидается возобновление репатриации субботников в Израиль

В скором времени ожидается возобновление репатриации субботников...
Юмор
Юмор
9.02.2018

«Нихреновости». Выпуск № 44

На этой неделе мы стали свидетелями истории: следом за первыми собаками и людьми, в космос отправился первый автомобиль.
Юмор
3.02.2018

«Нихреновости». Выпуск № 43

На этой неделе речь пойдёт о российских геях, казахских бородачах и главном альфа-самце планеты Дональде Трампе.
Юмор
29.01.2018
 Михаил Рабинович

Если бы израильтяне могли чатиться на борту самолета

Сейчас на полётах в Израиль и обратно ввели новый сервис "Группа Вотсап для пассажиров"....
Юмор
26.01.2018

«Нихреновости». Выпуск № 42

Новая, отчаянная попытка переплюнуть в абсурдности реальность. Нихреновости.
Юмор
19.01.2018

«Нихреновости». Выпуск № 41

Мир отошёл от края пропасти войны с Ким Чен Ыном и подошёл к краю другой пропасти - участия Ким Чен Ына в Олимпиаде.