Получение водорода и кислорода из воды

21.11.2024

Производство водорода из воды с использованием солнечной энергии - одна из ключевых задач современной науки, направленная на создание устойчивых и экологически чистых источников энергии. Японские ученые сделали значительный шаг в этом направлении, разработав гидрогель, способный эффективно расщеплять воду на водород и кислород под действием солнечного света. Эта разработка стала возможной благодаря совместной работе исследователей из Токийского университета и Передового научно-технического института Японии.

Основу нового гидрогеля составляют структурированные полимерные сети, которые создают уникальную среду для проведения химических реакций. Гидрогель содержит активные молекулы, включая комплексы рутения и наночастицы платины, которые имитируют процессы, происходящие при естественном фотосинтезе растений. Такие молекулы поглощают солнечную энергию, инициируя химическую реакцию, в результате которой вода расщепляется на водород и кислород.

Одна из главных проблем в искусственных фотосинтетических системах - агрегация функциональных частиц, которая снижает их эффективность. Команда под руководством Хагивары Рейны успешно решила эту задачу, организовав молекулы в гидрогеле таким образом, чтобы обеспечить свободное движение электронов. Применение полимерных сетей позволило улучшить энергообмен и значительно повысить производительность процесса.

Созданный гидрогель демонстрирует значительно более высокую активность расщепления воды по сравнению с предыдущими разработками. Это стало возможным благодаря оптимизированному расположению активных молекул в структурированной среде гидрогеля. По словам исследователей, такая конструкция сделала процесс преобразования солнечной энергии в водород более эффективным и устойчивым.

Разработка гидрогеля открывает перспективы для экологически чистого производства водорода - важного компонента будущей энергетики. Однако для успешной коммерциализации технологии остаются нерешенные задачи. В первую очередь, необходимо создать методы для массового изготовления гидрогеля, сохранив его эффективность. Кроме того, исследователи работают над увеличением срока службы гидрогеля, чтобы он мог выдерживать интенсивную эксплуатацию в реальных условиях.

Следующим этапом станет доработка материала, чтобы повысить его стабильность при длительном использовании и разработать системы, способные функционировать в промышленных масштабах. Также ученые планируют интеграцию гидрогеля с солнечными батареями и другими технологиями для создания полностью автономных установок по производству водорода.

Разработка японских ученых - это не просто шаг вперед в технологии искусственного фотосинтеза, но и значимый вклад в создание экологически чистых источников энергии. Гидрогель с его способностью эффективно расщеплять воду с использованием солнечного света обещает стать важным элементом в переходе к устойчивой энергетике будущего. Успешное масштабирование и внедрение этой технологии могут открыть новую эру в производстве водорода как доступного и безопасного топлива.

<< Назад: Желание мяса после пива вызвается гормонами 21.11.2024

>> Вперед: Лабораторная свинина с антиоксидантами 20.11.2024

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 Бананы под угрозой 24.04.2021 Высокоинфекционный почвенный гриб, не поддающийся действию химикатов, стал причиной, из-за которой бананы находятся под угрозой полного исчезновения. Заболевание Tropical Race 4 (TR4) было обнаружено впервые еще в 2019 году, в Южной Америке, выступающая основным мировым поставщиком бананов. Впоследствии в Гондурасе и Колумбии закрылись некоторые плантации, так как зараженная почва на обуви фермера способна привести к повальному распространению инфекции. Речь идет о 30-40 годах простаивания пораженных участков. В основном TR4 поражает сорт Cavendish, а на него приходится около 95 процентов мировой торговли. А ведь бананы выступают одним из основных продуктов в розничной торговле, поэтому повышение цен на них может быть критично. Этот продукт очень важен в ежедневном рационе во многих странах Африки и Азии, как картофель и рис. До этого некоторые торговые сети уже сталкивались со сложностями при покупке бананов, так как описывали неурожай в Эквадоре, сезонный высокий спрос и неспособность импортеров обеспечить необходимые объемы поставок.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025