Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Рисунок 1. Схематическое изображение тока электронов через каталическую частицу.

Рисунок 2. Изображение ПЭМ очищенных комплексов фотосистемы I.

Рисунок 3. Синтез водорода. Изначально в системе нет аскорбата натрия (субстрата) и цитохрома с6 (переносчика электронов). Первая стрелка: добавлен аскорбат, синтез водорода незначителен. Вторая стрелка (со звёздочкой): добавлен цитохром с6, синтез водорода начался на следующей световой стадии (чередование темновых и световых стадий отмечено полосатой полосой вверху).

Рисунок 4. Стабильное выделение водорода в течение трёх месяцев.

Фотосинтез водорода

Ключевые слова:  альтернативная энергия, водород, фотосинтез

Опубликовал(а):  Трусов Л. А.

05 января 2010



Идея использовать солнечную энергию для создания альтернативных видов топлива не первый день будоражит умы ученых. Но зачем изобретать новый велосипед там, где он уже изобретен самой природой?

Нанометр ранее писал о попытках учёных воспроизвести некоторые стадии фотосинтеза, что вызвало бурную реакцию среди наших читателей. Недавно американские исследователи показали, как можно использовать другую стадию фотосинтеза для получения водорода под действием света.

Учёные решили воспользоваться фотосистемой I термофильной цианобактерии Thermosynechococcus elongatus. Фотосистема I – это сложный белково-пигментный комплекс, через который под действием кванта света передаётся электрон. В исследуемой системе электрон передавался с аскорбата натрия через цитохром с6 фотосистеме I, а с нее при освещении – на платиновый катализатор, где и производился водород. Схематически путь электронов представлен на рисунке 1.

Очищенные мономеры фотосистемы I самопроизвольно собирались в функционально активные тримеры (рис. 2). На них осаждали нанокластеры платины из раствора Na2[PtCl6]. Аскорбат натрия предусмотрительно добавляли только после достижения анаэробных условий. Однако, как видно из рис. 3, сам по себе аскорбат не вызывает сколь-либо заметной продукции водорода (первая стрелка). Это говорит о том, что хотя аскорбат и является отличным источником электронов, он не очень эффективно передаёт эти электроны на фотосистему I. Добавление цитохрома с6 кардинально меняет картину (вторая стрелка, отмеченная также звёздочкой): продукция водорода резко возрастает благодаря тому, что обеспечена непрерывная передача электронов от аскорбата через цитохром на фотосистему I и далее – к протонам. Следует заметить, что продукция водорода происходит лишь в световой фазе.

Система способна стабильно производить водород в течение нескольких месяцев (рис. 4). Максимальный выход составляет около 5,5 микромоль H2 на миллиграмм хлорофилла в час, что приблизительно в 25 раз лучше, чем позволяют другие способы переработки биомассы в топливо. Хотя, если подумать, в данной системе расходуется не хлорофилл, а аскорбат.

Учёные планируют в дальнейшем еще улучшить эти характеристики. Работа «Self-organized photosynthetic nanoparticle for cell-free hydrogen production» напечатана в Nature Nanotechnology.


Источник: Nature Nanotechnology



Комментарии
Владимир Владимирович, 06 января 2010 08:09 

"Выход на хлорофилл" - это оценка эффективности переноса электрона (работы фотосистемы), что лимитирующий фактор. А аскорбата наверняка избыток.
Получать водород из аскорбинки?
Мда-а-а... Эффективно биомасса в топливо перерабатывается.
Белик Людмила Ивановна, 06 января 2010 18:57 
Трагизм . Начать нужно с главного - как альтернативные виды энергии опасны для всего и всяк живого - даже для пауков и гадов - инакодышащих .

Атом - конечная природа , а всё , что из него испустят - уже антиприрода в разной степени опасности . Не поняли саму энергию и её роль в существовании всего .

Более всего поражает желание использовать водород - кладезь жизни вежде . НЕТ запасного лишнего водорода - просто НЕТ и если он в чём-то встроен - пусть он там и остаётся , иначе создаются "мертвые зоны" как в зоне производства , как в зоне хранения , так и в зоне потребления . Умоляла науку - ПРОВЕРЬТЕ ! Но ждут команду , а командующие полумать не способны и твердят всегда похожее "Шарлатанство !" , шарлатаня всю науку .

Все методы добычи водорода - большая глупость и максимальная опасность .

Людмила Белик lyudmilabelik@mail.ru
Трусов Л. А., 06 января 2010 20:35 
наконец-то порадовали ценителей
а то мы уж заскучали.
космическое зрение, фрактальная смерть, урановый хребет коровы... истина рядом, а мы-то и не замечаем. ух! разбираю на цитаты. проверяю неестество всего из нано! человек - разумный, а не просто высокоорганизованное животное! и мозг уже не тот, и с разумом похуже...
Владимир Владимирович, 07 января 2010 02:03 

Открываем фан-клуб ценителей и почитателей творчества?
Это все напоминает проблему фиксации азота. Бактерии фиксируют азот при температуре около 30 град. Цельсия, а в промышленности мы получаем аммиак при давлении сотни атмосфер и сотни град. Цельсия. В промышленных масштабах «приспособить» микробов фиксировать азот дорого. Дешевле химический способ, но энергоемок. То же самое ждет и водород. Для получения водорода необходим белок (фотосистема 1 и цитохром) – универсальный катализатор. Но ведь этот белок нужно произвести. Опять затраты. И не малые. Все это очень интересно и, безусловно, полезно. Хотя бы потому, что мы постоянно пытаемся перехитрить Природу и в этом процессе постоянно совершенствуемся.
Если представить себе те объемы водорода, которые нужны человечеству, то количество белка будет исчисляться миллионами тон. Где взять столько дешевого белка?
Наверное, просто меньше есть и идти на вымирание. Мы - человеки уже изжили себя?
Ведь сколько ещё в природе воды - океаны!
Котловкер Илья Фёдорович, 13 января 2010 18:35 
Это один из способов получения водорода. Очень интересный. Я занимаюсь разведением микроводоросли хлорелла. Могу предложить несколько способов эффективного размножения цианобактерий, для увеличения скорости получения биомассы. Можно подумать, что бы производить водород с помощью циано бактерий и получать биомассу цианобактерий для последующего использования (белок, хлорофил, аминокислоты, витамины и т.д.). Вот вам и понижение себестоимости всего процесса.
Котловкер Илья Фёдорович.

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Философская шерсть
Философская шерсть

Дистанционный лекторий ФНМ МГУ
Опубликованы приглашения на 4 интересные лекции онлайн лектория проекта дистанционного образования факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова на ближайшую неделю.

Евгений Кац: Перовскит, загадка названия и история открытия
28 мая 2020 г. в 18:00 мск. в рамках развития дистанционного образования ФНМ МГУ имени М.В.Ломоносова состоится онлайн лекция известного ученого, профессора Евгения Каца (Ben-Gurion University of the Negev) "Перовскит, загадка названия и история открытия", который известен не только своими выдающимися научными достижениями в области химии твердого тела, углеродных наноматериалов, перовскитной фотовольтаики, но и большим вкладом в популяризацию науки.

М.Гретцель "The stunning rise of perovskite solar cells"
28 мая 2020 г. в 19:00 мск. в рамках развития дистанционного образования ФНМ МГУ имени М.В.Ломоносова состоится онлайн лекция всемирно известного ученого, профессора М.Гретцеля (Федеральная политехническая школа Лозанны) "The stunning rise of perovskite solar cells".

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2020 году
коллектив авторов
2 - 5 июня пройдут защиты магистерских диссертаций выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Академия – университетам: химия и науки о материалах в эпоху пандемии
Гудилин Е.А., Горбунова Ю.Г., Калмыков С.Н.
Отделение химии и наук о материалах РАН, а также химический факультет и факультет наук о материалах МГУ инициируют реализацию открытого образовательного проекта «Академия – университетам: химия и науки о материалах в эпоху пандемии». В рамках проекта ведущие ученые, члены Российской и международных Академий, видные представители вузовской науки прочитают тематические образовательные лекции по химии, науках о материалах, современным подходам в биологии и медицине. Видеозаписи лекций будут размещены в открытом доступе и могут быть использованы ВУЗами в основной и дополнительной образовательных программах, а также для самоподготовки и мотивации студентов и аспирантов на будущие научные достижения.

2019-nCoV: очередной коронованный убийца?
Анна Петренко
В статье рассказывается о коронавирусе 2019-nCoV — что мы знаем сегодня. А ведущие международные научные издательства предоставляют бесплатный доступ к новым статьям, посвященных изучению коронавируса

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.