Фотосинтез бионического листа теперь в 10 раз эффективнее, чем натурального
За последние несколько лет в создании искусственных листьев, которые имитируют способность своих природных аналогов производить энергию из воды и солнечного света были достигнуты немалые успехи.
В 2011 году были созданы первые рентабельные, устойчивые искусственные листья, а в 2013 году устройства были улучшены, они научились самовосстанавливаться и работать с неочищенной водой.
На днях ученые из Гарварда представили «бионический лист 2.0», который повышает эффективность работы системы далеко за пределы возможностей природы, и впервые использовали его для производства жидкого топлива.
Проект является результатом работы Даниэля Носеры (Daniel Nocera) ученого из Гарвардского университета, который возглавлял исследовательскую команду при разработке предыдущих версий искусственного листа, и Памелы Сильвер (Pamela Silver), профессора биохимии и системной биологии в Гарвардской медицинской школе.
На днях мы также писали о работе Даниеля Носеры по созданию бактерии, которая поглощает СО2 и производит энергию.
Как и предыдущие версии, бионический лист 2.0 помещают в воду и, так как он поглощает солнечную энергию, лист способен разделять молекулы воды на составляющие их газы, водород и кислород. Их можно собирать и использовать в топливных элементах для производства электроэнергии, но теперь, с помощью сконструированных бактерий, водород может быть использован для производства жидкого топлива.
В чем последнее устройство превосходит по эффективности предыдущие разработки - и саму природу – так это в катализаторе, который производит водород. В более ранних версиях используется катализатор на основе сплава никель-молибден-цинк для получения водорода, однако он также создавал активные формы кислорода, которые атакуют и разрушают ДНК бактерий. В результате, исследователи были вынуждены запускать систему при более высоком напряжении, чтобы обойти эту проблему, что приводило к снижению общей эффективности.
«Для этой работы мы разработали новый катализатор на основе сплава кобальт-фосфор, который не создает активных форм кислорода», говорит Носера. «Это позволило нам снизить напряжение, что привело к резкому увеличению эффективности».
С помощью этого нового катализатора система способна преобразовывать солнечный свет в биомассу с 10-процентной эффективностью, что в 10 раз выше, чем даже наиболее эффективные растения. Но это не единственное из возможных применений технологии.