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

 

ДНК + белок = ... ДНП
ДНК + белок = ... ДНП

Школа PI SCAMT: Стань руководителем глобальной лаборатории
Университет ИТМО приглашает принять участие в Школе PI. Школа PI - это возможность узнать как из точки А "молодой кандидат наук" дойти до точки Б "научный руководитель". За 1 неделю вы узнаете об этапах организации успешной исследовательской группы в России и разработаете дорожную карту построения своей собственной лаборатории. Школа PI подходит для кандидатов наук, защитивших диссертацию в области естественных наук не ранее 2015 года. Прием заявок до 1 мая 2021 г.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Новые титансодержащие комплексы для водородных
аккумуляторов. Зеленая электроника: мягкий актуатор из венериной мухоловки. Шелковичные черви создают новые нанокомпозиты in vivo. Конференции

В магистратуру МГУ - без экзаменов, юбилейная универсиада
Универсиада МГУ - уникальный конкурс, впервые проводимый в новом формате, который охватывает широкий диапазон участников – студентов и выпускников специалитета, бакалавриата, магистратуры, аспирантов, молодых ученых. Конкурс рассчитан на поддержку талантливой молодежи, мотивацию дальнейшего развития научно-исследовательской карьеры, пропаганду научных знаний, активное вовлечение участников в обмен мнениями и равноправное соревнование со своими сверстниками и коллегами на международном уровне, а также поступление в бесплатную магистратуру МГУ без экзаменов по результатам Универсиады.

Спинтроника и iPod
В.В.Уточникова
В 1988 году Альберт Ферт и Петер Грюнберг независимо друг от друга обнаружили, что электросопротивление композитов, составленных из чередующихся слоев магнитного и немагнитного металла может невероятно сильно меняться при приложении магнитного поля. В течение десятилетия это, казалось бы, эзотерическое наблюдение революционным образом изменило электронную промышленность, позволяя накапливать на жестких дисках все возрастающий объем информации.

ДНК правит компьютером
Бидыло Тимофей Иванович
Наиболее вероятно, что главным революционным отличием процессоров будущего станут объемная (3D) архитектура и наноразмер составляющих, что позволит головокружительно увеличить количество элементов. Сегодня кремниевые технологии приближаются к своему технологическому пределу, и ученые ищут адекватную замену кремниевой логике. Клеточные автоматы, спиновые транзисторы, элементы логики на молекулах, транзисторы на нанотрубках, ДНК-вычисления…

Будущее техники отразилось в идеальном нанозеркале
Кушнир Сергей Евгеньевич
Свыше 99,9% падающего излучения отражает новое зеркало, построенное физиками США. А ведь толщина его составляет всего-то 0,23 микрометра. Специалисты говорят, что новинка способна улучшить параметры многих компьютерных устройств, где применяется лазерная оптика.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

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!



 
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.