Gearmix » » Искусственный лес способен превращать свет солнца в энергию

2013-05-26 17:59:16

artificial-forest-660

Один час глобального солнечного излучения содержит достаточно энергии, чтобы удовлетворить запросы всех людей на планете на целый год. И недавний научный прорыв, совершённый исследователями из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли может сделать обуздание этой энергии для потребления человеком реальностью.

На фото: Массив дерево-подобных нанопроводников использует полностью искусственную систему фотосинтеза

Учёные из Беркли разработали «искусственный лес», который конвертирует солнечную энергию в химическое топливо.

Благодаря процессу, который имитирует фотосинтез, этот искусственный лес поглощает свет и использует его для создания водорода и кислорода – двух газов, которые могут питать топливные элементы.

«Чтобы использовать расщепление воды под воздействием света в нашей системе, мы синтезировали дерево-подобные нанопроводниковые гетероструктуры, состоящие из кремниевых стволов и ветвей из оксида титана», рассказывает ведущий учёный проекта, химик из Лаборатории Беркли Пейдонг Янг. «Визуально, массивы этих наноструктур чрезвычайно похожи на искусственный лес».

Как и деревья в настоящем лесу, эти нанопроводники тесно сгруппированы, чтобы минимизировать отражение света и предоставить наибольшую площадь поверхности для течения реакции. Они также весьма близко имитируют естественный фотосинтез, в котором солнечный свет поглощается хлоропластами зелёных растений.

Когда растение поглощает свет, он запускает цепную реакцию электронов, которые движутся от одной молекулы к другой, помогая растению преобразовывать углекислый газ в сахара и кислород.

Это движение электронов называется «Z-схемой», поскольку паттерн их движения напоминает букву Z. Исследователи из Беркли позаимствовали эту схему для своего искусственного леса, но вместо того, чтобы полагаться для проведения реакции на пигмент в хлоропластах, они использовали полупроводники.

Одним из таких абсорбирующих свет полупроводников является кремний, который генерирует водород, другим – оксид титана, генерирующий кислород. Вместе, кислород и водород могут запасаться в топливных элементах и использоваться для получения возобновляемой энергии.

Прежние модели электронного фотосинтеза, включая искусственные листья, также успешно показали себя в производстве водорода и кислорода, но профессор Янг и его команда считают, что их наносистема более эффективна – и менее дорога – чем её предшественники.

На текущий момент искусственный лес работает с КПД преобразования света в топливо всего 0,12 процента, и этот показатель необходимо улучшить, если Янг и его команда хотят коммерциализировать свою разработку.

Однако Янг заявляет о своей уверенности, что с некоторыми усовершенствованиями учёные смогут «довести эффективность конвертации энергии системой до показателя с одной цифрой».



Материалы партнёров:


ПОХОЖИЕ ЗАПИСИ


© Gearmix 2013
Права на опубликованный перевод принадлежат владельцам вебсайта gearmix.ru
Все графические изображения, использованные при оформлении статьи принадлежат их владельцам. Знак охраны авторского права распространяется только на текст статьи.
Использование материалов сайта без активной индексируемой ссылки на источник запрещено.

Взято отсюда