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:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Наушники Bowers & Wilkins Px8 S2 11.11.2025

Наушники премиум-класса становятся не только аксессуаром для прослушивания музыки, но и инструментом для профессиональной работы с аудио. Новый флагман британского бренда Bowers & Wilkins - модель Px8 S2 - демонстрирует, как эти аспекты можно объединить в одной беспроводной системе. Компания представила Px8 S2 как обновленную флагманскую модель в линейке, ориентированную на пользователей, которые ценят высокое качество звука, эффективное шумоподавление и премиальный дизайн. Производитель отмечает, что наушники сочетают передовые акустические решения с эргономикой для длительного использования. Каждое устройство оснащено 40-миллиметровыми динамиками с карбоновыми диффузорами и 24-битным цифровым процессором. По словам Bowers & Wilkins, это обеспечивает точное и детализированное воспроизведение звукового спектра, а также поддержку аудио высокого разрешения. Автоматическая оптимизация соединения с источником сигнала гарантирует стабильное и качественное звучание вне зависимо ...>>

Шимпанзе могут менять свои убеждения 10.11.2025

Понимание того, как формируются убеждения и принимаются решения, традиционно считалось уникальной способностью человека. Однако недавнее исследование показало, что шимпанзе обладают способностью пересматривать свои мнения на основе новых данных, демонстрируя уровень рациональности, который ранее считался исключительно человеческим. Психологи под руководством Ханны Шлейхауф из Утрехтского университета провели серию экспериментов, направленных на изучение метапознания у шимпанзе. Исследователи впервые наблюдали, как эти обезьяны могут взвешивать различные виды доказательств и корректировать свои решения при появлении более убедительной информации. Экспериментаторы рассматривали рациональность как способность формировать убеждение о мире на основе фактических данных. При поступлении новой информации разумное существо способно сравнивать старые и новые данные и изменять свое мнение, если новые доказательства оказываются более весомыми. Для экспериментов использовались шимпанзе из ...>>

Случайная новость из Архива ИИ поможет Meta добиться реалистичного звука в виртуальных мирах 29.06.2022 Компания Meta рассказала о работе над технологиями реалистичного звука для виртуальных миров - проект реализуется при содействии ученых Техасского университета в Остине. В рамках проекта были разработаны три модели искусственного интеллекта, доступные для сторонних разработчиков. Как пояснила Кристен Гаруман (Kristen Garuman), профессор информатики Техасского университета и директор по исследованиям Meta AI, дополненную и виртуальную реальность нельзя сводить только к визуальной составляющей - важную роль в оживлении мира играет звук. На его качество влияют различные факторы: геометрия помещения, размещенные в нем объекты, а также расстояние до источника. Поэтому родилась идея использовать для обработки звука алгоритмы искусственного интеллекта. Первый алгоритм получил название AviTAR - это "модель визуально-акустического согласования", которая обеспечивает преобразование звука в соответствии со средой. Чтобы объяснить работу алгоритма, авторы проекта привели пример. Мать посетила выступление своего ребенка и при помощи очков дополненной реальности записала его прямо из зрительного зала. Алгоритм приводится в действие, когда женщина хочет воспроизвести запись дома. Система сканирует помещение, учитывая расположенные в нем предметы интерьера, и воспроизводит запись таким образом, как будто юный артист выступает в том же зале. Второй алгоритм получил название Visually-Informed Dereverberation. Он предназначается для удаления из записи эффекта реверберации - множественных эхо, возникающих при отражении звука от стен и других объектов. Возвращаясь к примеру с детским концертом, мать при воспроизведении записи дома не услышит ничего, кроме музыки. Наконец, третья модель ИИ получила название VisualVoice - она отделяет голос человека от остальных источников звука. Например, если записать видео, на котором спорят два человека, алгоритм выделит один из голосов, заглушив все остальные. Как пояснили в Meta, для этого искусственному интеллекту необходимы визуальные подсказки - он должен "видеть", кто говорит, и на основе этой информации различать в общем потоке необходимые нюансы.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025