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

 

Каменный цветок
Каменный цветок

Крабовый панцирь побеждает грязную нефть
Химики МГУ разработали уникальную люминесцентную методику определения маркеров «грязной нефти» (дибензотиофенов) с использованием селективной сорбции в оптически прозрачных материалах на основе сшитых гелей хитозана.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Броуновское движение скирмионов.Растягиваем графен правильно. Красное вино, кофе и чай помогают создавать материалы для гибкой носимой электроники. Металлическая природа кремния и углерода.

К 2023 году российские химики могут занять 4-е место в мире
Эксперты отметили рост числа научных публикаций отечественных ученых и сообщили, что к 2023 году российские химики могут занять 4-е место в мире по публикационной активности.
27 – 29 ноября в рамках юбилейных мероприятий Химического факультета МГУ и торжественной церемонии закрытия Международного года Периодической таблицы химических элементов эксперты подвели итоги 2019 г.

Константин Жижин, член-корреспондент РАН: «Бор безграничен»
Наталия Лескова
Беседа с К.Ю. Жижиным, заместителем директора Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова по научной работе, главным научным сотрудником лаборатории химии легких элементов и кластеров.

Мембраны правят миром
Коллектив авторов, Гудилин Е.А.
Ученые МГУ за счет детального изучения структурных и морфологических характеристик материалов на основе оксида графена и 2D-карбидов титана, а также моделирования их свойств, улучшили методы создания мембран для широкого круга практических применений.

Лекция про Дмитрия Ивановича и Наномир на Фестивале науки
Е.А.Гудилин и др., Фестиваль науки
В дни Фестиваля науки «NAUKA 0+» на Химическом факультете МГУ ведущие ученые познакомили слушателей с самыми современными достижениями химии. Ниже приводится небольшой фоторепортаж 1 дня и расписание лекций.

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.