Очистка воды и производство водорода с помощью искусственного фотокатализа

23.11.2023

Исследователи из Кембриджского университета представили инновационное устройство, работающее на солнечной энергии, способное одновременно преобразовывать загрязненную или обычную морскую воду в водородное топливо и чистую питьевую воду.

Новое устройство, основанное на солнечной энергии и использующее искусственный фотокатализ, представляет собой значимый шаг в решении глобальных проблем с питьевой водой и топливом, особенно в странах третьего мира.

Ученые внедрили фотокатализатор, поглощающий ультрафиолетовый свет, на наноструктурированную углеродную сетку, которая, в свою очередь, впитывает инфракрасный свет. Этот подход призван стимулировать процесс образования водяного пара, который используется фотокатализатором для производства водорода. Пористая углеродистая сетка, обработанная для отталкивания воды, позволяет фотокатализатору свободно перемещаться и сохраняться над поверхностью воды, минимизируя воздействие загрязнений. Также эта конфигурация устройства повышает эффективность использования солнечной энергии. Исследователи смогли эмулировать технологию транспирации, подражая процессу движения воды через растение и ее испарению из надземных частей.

После этого ученые провели испытания своего изобретения, используя реальные источники открытой воды, включая реку Кем в центре Кембриджа и мутные промышленные стоки от производства бумаги. В результате устройство поддерживало 80% начальной производительности даже через 154 часа в искусственной морской воде.

Согласно утверждениям исследователей, так как фотокатализатор изолирован от загрязнений в источнике воды и остается относительно сухим, устройство способно сохранять свою эксплуатационную устойчивость на протяжении длительного времени.

<< Назад: Квантовый алгоритм защиты данных 23.11.2023

>> Вперед: SNSPD-камера для исследования фотонов 22.11.2023

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Безлинзовая ИК-система 02.10.2025

Инфракрасные технологии занимают особое место в науке и технике. Они позволяют заглянуть туда, где человеческий глаз бессилен, - в темноту, сквозь дымку или туман, на значительные расстояния. Однако развитие этой области сдерживают дорогие и капризные камеры, требующие охлаждения и сложного обслуживания. Китайские исследователи предложили неожиданный выход: создание безлинзовой системы, которая превращает невидимое инфракрасное излучение в четкие изображения с помощью оптики нового поколения. В основе этой разработки лежит древняя идея "изображения через отверстие", о которой еще в IV веке до нашей эры писал философ Мо-цзы. Современные ученые пошли дальше и вместо физической дырочки сформировали оптическое отверстие прямо в нелинейном кристалле, используя сверхкороткие лазерные импульсы. Такое решение позволяет преобразовывать инфракрасное излучение в видимый свет, который без труда фиксируется обычными кремниевыми сенсорами. Руководитель проекта профессор Хэпинг Цзэн подчеркивае ...>>

Жара вызывает агрессию 01.10.2025

Животный мир чутко реагирует на изменения температуры, и в последние годы ученые все чаще обращают внимание на то, как жара влияет не только на физиологию, но и на поведение живых существ. Рост глобальных температур способен не только изменять экосистемы, но и формировать новые социальные модели у животных. Одним из тревожных проявлений оказывается рост агрессивности, который наблюдается у самых разных видов. В лаборатории Университета Юга в Сьюани, штат Теннеси, экологи наблюдали за чернобрюхими саламандрами Desmognathus amphileucus. Эти небольшие амфибии, обитающие в ручьях Аппалачей, продемонстрировали ярко выраженное территориальное поведение: они пытались кусать соперников и заставлять их покидать занятую территорию. Интересно, что у близкородственных видов - саламандры Окои и тритона - подобных реакций не зафиксировали. Это подчеркивает избирательность явления и его связь с особенностями конкретных организмов. Сходные результаты были получены и в экспериментах с другими вид ...>>

Случайная новость из Архива Новый способ переработки пластика 05.10.2021 Инженеры из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL, Швейцария) разработали новый метод для переработки пластика, основанный на пересборке полимера. Белки - одно из основных органических соединений, из которых состоит наш мир. Подобно ДНК, они составляют часть семейства полимеров; белки - это длинные цепочки молекул или мономеров, известные как аминокислоты. Последовательность этих звеньев составляет структуру белка и, следовательно, определяет его свойства. В природе белковые цепи распадаются на составляющие аминокислоты, и клетки соединяют эти аминокислоты вместе, чтобы сформировать новые белки. В лаборатории ученые сначала попытались воспроизвести этот естественный цикл за пределами живых организмов. Они выбрали белки и разделили их на аминокислоты. Затем поместили аминокислоты в бесклеточную биологическую систему, которая собирала новые белки с совершенно другими структурами и функциями. "Важно отметить, что когда вы расщепляете и собираете белки таким образом, качество производимых белков точно такое же, как у вновь синтезированного белка. Действительно, вы создаете что-то новое", - добавляют авторы работы. Какова же связь между сборкой белка и переработкой пластика? Поскольку оба соединения являются полимерами, механизмы, естественные для белков, могут быть применены и к пластмассам. Хотя эта аналогия может показаться многообещающей, ученые предупреждают, что разработка таких методов не произойдет в одночасье. Это потребует кардинально иного мышления. Полимеры - это нити жемчуга, но синтетические полимеры состоят в основном из жемчуга одного цвета, и когда цвет отличается, последовательность цвета редко имеет значение. Кроме того, нет эффективного способа собрать синтетические полимеры из жемчуга разного цвета, контролируя их последовательность. Этот новый подход к переработке пластика, по-видимому, единственный, который действительно соответствует постулату экономики замкнутого цикла.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025