Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Искусственный фотосинтез - это химический процесс, который имитирует естественный процесс фотосинтеза для преобразования солнечного света , воды и углекислого газа в углеводы и кислород . Термин искусственный фотосинтез обычно используется для обозначения любой схемы улавливания и хранения энергии солнечного света в химических связях топлива ( солнечного топлива ). Фотокаталитическое расщепление воды превращает воду в водород и кислород и является основной темой исследований искусственного фотосинтеза. Снижение углекислого газа за счет света- еще один изученный процесс, воспроизводящий естественную фиксацию углерода .

Исследования по этой теме включают разработку и сборку устройств для прямого производства солнечного топлива, фотоэлектрохимии и ее применения в топливных элементах, а также разработку ферментов и фотоавтотрофных микроорганизмов для микробного биотоплива и производства биогидрогена из солнечного света.

Обзор [ править ]

Фотосинтетическая реакцию можно разделить на две полуреакции из окисления и восстановления , оба из которых имеют важное значение для получения топлива . При фотосинтезе растений молекулы воды фотоокисляются с выделением кислорода и протонов. Вторая фаза фотосинтеза растений (также известная как цикл Кальвина-Бенсона ) - это независимая от света реакция, которая превращает углекислый газ в глюкозу (топливо). Исследователи искусственного фотосинтеза разрабатывают фотокатализаторы , способные выполнять обе эти реакции. Кроме того, протоны, образующиеся в результате расщепления воды, можно использовать для производства водорода. Эти катализаторыдолжен иметь возможность быстро реагировать и поглощать большой процент падающих солнечных фотонов . [1]

Естественный (слева) и искусственный фотосинтез (справа)

В то время как фотоэлектрические элементы могут обеспечивать энергию непосредственно из солнечного света, неэффективность производства топлива из фотоэлектрического электричества (косвенный процесс) и тот факт, что солнечный свет непостоянен в течение дня, ограничивают его использование. [2] [3] Одним из способов использования естественного фотосинтеза является производство биотоплива , что является косвенным процессом, который страдает низкой эффективностью преобразования энергии (из-за низкой эффективности фотосинтеза в преобразовании солнечного света в биомассу), стоимости сбор и транспортировка топлива, а также конфликты из-за растущей потребности в суше для производства продуктов питания. [4] Цель искусственного фотосинтеза - произвести из солнечного света топливо, которое можно удобно хранить и использовать, когда солнечный свет недоступен, с помощью прямых процессов, то есть для производства солнечного топлива . С развитием катализаторов, способных воспроизводить основные части фотосинтеза, вода и солнечный свет в конечном итоге станут единственными необходимыми источниками для производства чистой энергии. Единственным побочным продуктом будет кислород, а производство солнечного топлива может быть дешевле бензина. [5]

Одним из способов создания экологически чистого и доступного источника энергии является разработка технологии фотокаталитического расщепления воды под действием солнечного света. Этот метод устойчивого производства водорода является основной целью развития альтернативных энергетических систем. [6] Также прогнозируется, что это будет один из наиболее, если не самый эффективный способ получения водорода из воды. [7] Преобразование солнечной энергии в водород посредством процесса расщепления воды с помощью фотополупроводниковых катализаторов является одной из наиболее многообещающих технологий в разработке. [8] Этот процесс имеет потенциал для экологически безопасного производства больших количеств водорода. [ цитата необходима] Преобразование солнечной энергии в чистое топливо (H 2 ) в условиях окружающей среды - одна из самых серьезных проблем, стоящих перед учеными в двадцать первом веке. [9]

Общепризнано два метода создания солнечных топливных элементов для производства водорода: [10]

  • Гомогенная система - это такая система, в которой катализаторы не разделены на отсеки , то есть компоненты присутствуют в одном отсеке. Это означает, что водород и кислород производятся в одном месте. Это может быть недостатком, так как они составляют взрывоопасную смесь, требующую отделения газовых продуктов. Также все компоненты должны быть активными примерно в одинаковых условиях (например, pH ).
  • Гетерогенная система имеет два отдельных электрода , анод и катод, что делает возможным разделение производства кислорода и водорода. Более того, разные компоненты не обязательно должны работать в одинаковых условиях. Однако повышенная сложность этих систем усложняет их разработку и делает их более дорогими.

Еще одна область исследований в области искусственного фотосинтеза - это отбор фотосинтезирующих микроорганизмов, а именно зеленых микроводорослей и цианобактерий , и манипулирование ими для производства солнечного топлива. Многие штаммы способны производить водород естественным путем, и ученые работают над их улучшением. [11] Биотопливо из водорослей, такое как бутанол и метанол , производится как в лабораторных, так и в коммерческих масштабах. Этот метод выгоду от развития синтетической биологии , [11] , который также изучается в J. Craig Venter института , чтобы произвести синтетический организм , способный производства биотоплива.[12] [13] В 2017 году был разработан эффективный процесс производства уксусной кислоты из углекислого газа с использованием «бактерий-киборгов». [14]

История [ править ]

Искусственный фотосинтез был впервые предвиден итальянским химиком Джакомо Чамикиан в 1912 году. [15] В лекции, которая позже была опубликована в Science [16], он предложил перейти от использования ископаемого топлива к лучистой энергии, производимой солнцем и захваченной техническими средствами. фотохимические приборы. В этом переходе он увидел возможность уменьшить разницу между богатым севером Европы и бедным югом и рискнул предположить, что переход с угля на солнечную энергию «не нанесет вреда прогрессу и человеческому счастью». [17]

В конце 1960-х Акира Фудзисима открыл фотокаталитические свойства диоксида титана , так называемый эффект Хонда-Фудзисимы, который можно было использовать для гидролиза . [18]

Шведский консорциум искусственного фотосинтеза, первый в своем роде, был основан в 1994 году в результате сотрудничества между группами трех разных университетов, Лунда , Упсалы и Стокгольма , в настоящее время активно действующих вокруг Лунда и лабораторий Ангстрёма в Упсале. [19] Консорциум был построен на основе междисциплинарного подхода, чтобы сосредоточиться на изучении естественного фотосинтеза и применении этих знаний в биомиметических системах. [20]

Исследования искусственного фотосинтеза переживают бум в начале 21 века. [2] В 2000 г. исследователи Организации научных и промышленных исследований Содружества (CSIRO) заявили о своем намерении сделать упор на улавливание диоксида углерода и его преобразование в углеводороды. [21] [22] В 2003 году Брукхейвенская национальная лаборатория объявила об открытии важной промежуточной части восстановления CO 2 до CO (простейшая возможная реакция восстановления диоксида углерода), которая может привести к созданию лучших катализаторов. [23] [24]

Расщепление воды в видимом свете с помощью цельной многопереходной полупроводниковой ячейки (по сравнению с УФ-светом с полупроводниками из диоксида титана) было впервые продемонстрировано и запатентовано Уильямом Айерсом из Energy Conversion Devices в 1983 г. [25]Эта группа продемонстрировала фотолиз воды на водород и кислород, который теперь называют «искусственным листом» или «беспроводным солнечным разделением воды» с помощью недорогого, тонкопленочного многопереходного элемента из аморфного кремния, погруженного непосредственно в воду. Водород выделялся на передней поверхности аморфного кремния, украшенной различными катализаторами, в то время как кислород выделялся из задней металлической подложки, что также устраняло опасность выделения смешанного газообразного водорода / кислорода. Мембрана Nafion над погруженной ячейкой обеспечивала путь для транспорта протонов. Более высокое фотоэдс, доступное от многопереходных тонкопленочных элементов с видимым светом, было большим преимуществом по сравнению с предыдущими попытками фотолиза с однопереходными элементами, чувствительными к УФ-излучению. В патенте группы также перечислены несколько других полупроводниковых многопереходных композиций в дополнение к аморфному кремнию.

Одним из недостатков искусственных систем катализаторов водоразделения является их общая зависимость от дефицитных дорогих элементов, таких как рутений или рений. [2] В 2008 году с финансирования Управления ВВС США научных исследований , [26] MIT химик и директор солнечной революции проекта Daniel G. Nocera и постдокторант Мэтью Канан пытался обойти эту проблему с помощью катализатора содержащие более дешевые и более распространенные элементы кобальта и фосфата. [27] [28]Катализатор был способен расщеплять воду на кислород и протоны с использованием солнечного света и потенциально мог быть связан с катализатором получения газообразного водорода, таким как платина. Более того, хотя катализатор разрушается во время катализа, он может самовосстанавливаться. [29] Эта экспериментальная конструкция катализатора считалась большим усовершенствованием многих исследователей. [30] [31]

Хотя CO является основным продуктом восстановления CO 2 , обычно желательны более сложные углеродные соединения. В течение 2008 года Эндрю Б. Бокарсли сообщил о прямом преобразовании диоксида углерода и воды в метанол с использованием солнечной энергии в очень эффективном фотохимическом элементе. [32]

Хотя Носера и его коллеги осуществили расщепление воды на кислород и протоны, желательно использовать световой процесс для производства водорода. В 2009 году Институт катализа им. Лейбница сообщил о недорогих комплексах карбонила железа, способных делать именно это. [33] [34] В том же году исследователи из Университета Восточной Англии также использовали карбонильные соединения железа для достижения фотоэлектрохимического производства водорода с эффективностью 60%, на этот раз с использованием золотого электрода, покрытого слоями фосфида индия, к которым присоединяются комплексы железа. были связаны. [35] Оба этих процесса использовали молекулярный подход, в котором дискретные наночастицы несут ответственность за катализ.

В 2009 г. Ф. дель Валле и К. Домен показали эффект термической обработки в закрытой атмосфере с использованием Cd
1- хZn
ИксФотокатализаторы S. CD
1- хZn
Икс Твердый раствор S сообщает о высокой активности образования водорода в результате расщепления воды под солнечным излучением. [36] Смешанный гетерогенный / молекулярный подход, проведенный исследователями из Калифорнийского университета в Санта-Крузе в течение 2010 года, с использованием как легированных азотом, так и селенида кадмия квантовых точек - сенсибилизированных наночастиц и нанопроволок диоксида титана , также позволил получить фотообразованный водород. [37]

Искусственный фотосинтез долгие годы оставался академической областью. Однако в начале 2009 года, как сообщалось , Mitsubishi Chemical Holdings разрабатывала собственное исследование искусственного фотосинтеза, используя солнечный свет, воду и углекислый газ для «создания углеродных строительных блоков, из которых можно синтезировать смолы, пластмассы и волокна». [38] Это было подтверждено созданием института KAITEKI позже в том же году, одной из основных целей которого было сокращение углекислого газа посредством искусственного фотосинтеза. [39] [40]

В 2010 году Министерство энергетики США установили, как один из его энергетических инноваций концентраторы , в Объединенный центр по искусственному фотосинтезу . [41] Миссия JCAP - найти рентабельный метод производства топлива с использованием только солнечного света, воды и углекислого газа в качестве исходных материалов. JCAP управляется командой Калифорнийского технологического института (Caltech) под руководством профессора Натана Льюиса и объединяет более 120 ученых и инженеров из Caltech и его главного партнера, Национальной лаборатории Лоуренса Беркли . JCAP также опирается на опыт и возможности ключевых партнеров из Стэнфордского университета ,Калифорнийский университет в Беркли , UCSB , Калифорнийский университет в Ирвине и Калифорнийский университет в Сан-Диего , а также Стэнфордский линейный ускоритель . Кроме того, JCAP служит центральным узлом для других исследовательских групп по солнечному топливу в Соединенных Штатах, включая 20 исследовательских центров DOE Energy Frontier. Бюджет программы составляет 122 миллиона долларов на пять лет при условии ассигнования Конгрессом [42].

Также в 2010 году команда под руководством профессора Дэвида Венделла из Университета Цинциннати успешно продемонстрировала фотосинтез в искусственной конструкции, состоящей из ферментов, взвешенных в пенопласте. [43]

В 2011 году Даниэль Ночера и его исследовательская группа объявили о создании первого практичного искусственного листа. В своем выступлении на 241-м Национальном собрании Американского химического общества Ночера описал усовершенствованный солнечный элемент размером с карту для игры в покер, способный расщеплять воду на кислород и водород, что примерно в десять раз более эффективно, чем естественный фотосинтез. [44] Ячейка в основном сделана из недорогих материалов, которые широко доступны, работают в простых условиях и демонстрируют повышенную стабильность по сравнению с предыдущими катализаторами: в лабораторных исследованиях авторы продемонстрировали, что прототип искусственного листа может работать непрерывно в течение как минимум сорока пяти лет. часов без падения активности. [45]В мае 2012 года стартап Sun Catalytix, основанный на исследовании Nocera, заявил, что не будет увеличивать масштаб прототипа, поскольку устройство предлагает небольшую экономию по сравнению с другими способами получения водорода из солнечного света. [46] (Sun Catalytix позже отказалась от солнечного топлива, чтобы вместо этого разработать батареи для хранения энергии для энергосистемы, а Lockheed купила компанию за нераскрытую сумму в 2014 г. [47] ) Ведущие эксперты в этой области поддержали предложение для Глобального проекта по искусственному фотосинтезу как комбинированному решению проблемы энергетической безопасности и изменения климата. [48] Конференции по этой теме проводились на острове Лорд-Хау в 2011 году [49] в Чичли-холле в Великобритании в 2014 году [50]а также в Канберре и на острове Лорд-Хау в 2016 году. [51]

Текущее исследование [ править ]

С точки зрения энергии естественный фотосинтез можно разделить на три этапа: [10] [20]

  • Светособирающие комплексы бактерий и растений улавливают фотоны и преобразуют их в электроны, вводя их в фотосинтетическую цепь.
  • Связанный с протонами перенос электронов вдоль нескольких кофакторов фотосинтетической цепи, вызывая локальное пространственное разделение зарядов .
  • Окислительно-восстановительный катализ, который использует вышеупомянутые перенесенные электроны для окисления воды до двуокиси кислорода и протонов; эти протоны могут в некоторых разновидностях использоваться для производства дигидрогена .
Сборка триады с фотосенсибилизатором (P), соединенным в тандеме с катализатором окисления воды (D) и катализатором выделения водорода (A). Электроны текут из D в A, когда происходит катализ.

Используя биомиметические подходы, искусственный фотосинтез пытается создать системы, выполняющие однотипные процессы. В идеале триадная сборка могла бы окислять воду одним катализатором, восстанавливать протоны с помощью другого и иметь молекулу фотосенсибилизатора для питания всей системы. В одной из простейших схем фотосенсибилизатор соединен в тандеме между катализатором окисления воды и катализатором выделения водорода:

  • Фотосенсибилизатор передает электроны водородному катализатору под воздействием света, окисляясь при этом.
  • Это заставляет катализатор расщепления воды отдавать электроны фотосенсибилизатору. В сборке триады такой катализатор часто называют донором. Окисленный донор способен окислять воду.

Состояние триады, в которой один катализатор окислен на одном конце, а второй восстановлен на другом конце триады, называется разделением зарядов и является движущей силой для дальнейшего переноса электронов и, следовательно, катализа. Различные компоненты могут быть собраны различными способами, такими как супрамолекулярные комплексы, компартментализованные клетки или линейно, ковалентно связанные молекулы. [10]

Исследования по поиску катализаторов, которые могут преобразовывать воду, углекислый газ и солнечный свет в углеводы или водород, являются актуальной активной областью. Изучая природный комплекс, выделяющий кислород (OEC), исследователи разработали катализаторы, такие как «голубой димер», имитирующие его функцию. Фотоэлектрохимические ячейки, которые восстанавливают углекислый газ до окиси углерода (CO), муравьиной кислоты (HCOOH) и метанола (CH 3 OH), находятся в стадии разработки. [52] Однако эти катализаторы все еще очень неэффективны. [5]

Водородные катализаторы [ править ]

Водород - это простейшее для синтеза солнечное топливо, поскольку он включает только перенос двух электронов на два протона. Однако это должно быть сделано поэтапно с образованием промежуточного гидрид- аниона:

2 e - + 2 H + ⇌ H + + H - H 2

Катализаторы превращения протона в водород, присутствующие в природе, представляют собой гидрогеназы . Это ферменты, которые могут либо восстанавливать протоны до молекулярного водорода, либо окислять водород до протонов и электронов. Спектроскопические и кристаллографические исследования, проведенные на протяжении нескольких десятилетий, привели к хорошему пониманию как структуры, так и механизма гидрогеназного катализа. [53] [54] Используя эту информацию, было синтезировано несколько молекул, имитирующих структуру активного центра гидрогеназ никель-железо и железо-железо. [10] [55]Другие катализаторы не структурные имитаторы гидрогеназы, а скорее функциональные. Синтезированные катализаторы включают структурные модели H-кластера [10] [56], фотокатализатор на основе диродия [57] и кобальтовые катализаторы. [10] [58]

Катализаторы окисления воды [ править ]

Окисление воды - более сложная химическая реакция, чем восстановление протона. В природе комплекс, выделяющий кислород, выполняет эту реакцию, накапливая восстанавливающие эквиваленты (электроны) в марганцево-кальциевом кластере в фотосистеме II (ФС II), затем доставляя их к молекулам воды, что приводит к образованию молекулярного кислорода и протонов:

2 H 2 O → O 2 + 4 H + + 4e -

Без катализатора (природного или искусственного) эта реакция будет очень эндотермической, требующей высоких температур (не менее 2500 K). [7]

Точную структуру комплекса, выделяющего кислород, сложно определить экспериментально. [59] По состоянию на 2011 г. наиболее детализированная модель была основана на кристаллической структуре фотосистемы II с разрешением 1,9 Å. [60] Комплекс представляет собой кластер, содержащий четыре иона марганца и один ион кальция , но точное местоположение и механизм окисления воды внутри кластера неизвестны. Тем не менее были синтезированы биовдохновленные комплексы марганца и марганец-кальций, такие как кластеры [Mn 4 O 4 ] кубанового типа , некоторые из которых обладают каталитической активностью. [61]

Некоторые комплексы рутения , такие как биядерный µ-оксо-мостиковый «синий димер» (первый синтезированный в своем роде), способны к окислению воды под действием света благодаря способности образовывать состояния с высокой валентностью . [10] В этом случае рутениевый комплекс действует как фотосенсибилизатор и катализатор.

Было установлено , что многие оксиды металлов имеют окисления воды каталитической активности, в том числе рутений (IV) оксид (RuO 2 ), иридия (IV) оксид (МОБ 2 ), оксиды кобальта ( в том числе никеля - легированного Co 3 O 4 ), оксид марганца ( включая слоистый MnO 2 (бирнессит), Mn 2 O 3 ) и смесь Mn 2 O 3 с CaMn 2 O 4 . Оксиды легче получить, чем молекулярные катализаторы, особенно из относительно распространенных переходных металлов (кобальта и марганца), но они страдают от низкогочастоту оборота и свойства медленного переноса электронов , а также их механизм действия трудно расшифровать и, следовательно, отрегулировать. [6]

Недавно было показано, что материалы на основе металлоорганического каркаса (MOF) являются очень многообещающим кандидатом для водного окисления переходными металлами первого ряда. [62] [63] Стабильность и настраиваемость этой системы, по прогнозам, будут очень полезны для будущего развития. [64]

Фотосенсибилизаторы [ править ]

Структура [Ru (bipy) 3 ] 2+ , широко используемого фотосенсибилизатора.

Природа использует пигменты , в основном хлорофиллы , для поглощения широкой части видимого спектра. В искусственных системах можно использовать либо один тип пигмента с широким диапазоном поглощения, либо комбинировать несколько пигментов для одной цели.

Комплексы рутения с полипиридином , в частности трис (бипиридин) рутений (II) и его производные, широко используются в фоторождении водорода благодаря их эффективному поглощению видимого света и долгоживущему последующему возбужденному состоянию с переносом заряда между металлами и лигандами , что делает комплексы сильных восстановителей. [10] Другие используемые комплексы, содержащие благородные металлы, включают комплексы с платиной , родием и иридием . [10]

Безметалловые органические комплексы также успешно используются в качестве фотосенсибилизаторов. Примеры включают эозин Y и бенгальский розовый . [10] Пиррольные кольца, такие как порфирины, также использовались в покрытии наноматериалов или полупроводников как для гомогенного, так и для гетерогенного катализа. [6] [52]

В рамках текущих исследований изучаются системы искусственных фотонных антенн для определения эффективных и устойчивых способов сбора света для искусственного фотосинтеза. Гион Кальзаферри (2009) описывает одну такую ​​антенну, в которой цеолит L используется в качестве основы для органических красителей, имитирующих системы сбора света растений. [65] Антенна изготавливается путем введения молекул красителя в каналы цеолита L. Процесс внедрения, который происходит в вакууме и при высоких температурах, становится возможным благодаря совместному колебательному движению цеолитного каркаса и молекул красителя. . [66] Полученный материал может быть подключен к внешнему устройству через промежуточный кран. [67] [68]

Катализаторы восстановления двуокиси углерода [ править ]

В природе фиксация углерода осуществляется зелеными растениями с использованием фермента RuBisCO как части цикла Кальвина . RuBisCO - довольно медленный катализатор по сравнению с подавляющим большинством других ферментов, включающий только несколько молекул диоксида углерода в рибулозо-1,5-бисфосфат в минуту, но делает это при атмосферном давлении и в мягких биологических условиях. [69] Полученный продукт дополнительно восстанавливается и в конечном итоге используется в синтезе глюкозы , которая, в свою очередь, является предшественником более сложных углеводов , таких как целлюлоза и крахмал.. В процессе потребляется энергия в виде АТФ и НАДФН .

Искусственное сокращение CO 2 для производства топлива направлено в основном на производство восстановленных углеродных соединений из атмосферного CO 2 . Для этой цели были разработаны некоторые полифосфиновые комплексы переходных металлов ; однако для них обычно требуется предварительная концентрация CO 2 перед использованием, а носители (молекулы, которые будут связывать CO 2 ), которые стабильны в аэробных условиях и способны концентрировать CO 2 в атмосферных концентрациях, еще не разработаны. [70] Самым простым продуктом восстановления CO 2 является окись углерода.(CO), но для разработки топлива необходимо дальнейшее восстановление, и ключевым этапом, также требующим дальнейшего развития, является перенос гидрид-анионов в CO. [70]

Фотобиологическое производство топлива [ править ]

Некоторые фотоавтотрофные микроорганизмы могут при определенных условиях производить водород. Азотфиксирующие микроорганизмы, такие как нитчатые цианобактерии , обладают ферментом нитрогеназой , отвечающим за превращение атмосферного N 2 в аммиак ; молекулярный водород является побочным продуктом этой реакции и во многих случаях не выделяется микроорганизмами, а поглощается окисляющей водород (поглощающей) гидрогеназой. Один из способов заставить эти организмы производить водород - это затем аннигилировать активность поглощения гидрогеназы. Это было сделано на штамме Nostoc punctiforme : одном из структурных геновгидрогеназы захвата NiFe была инактивирована инсерционным мутагенезом , и мутантный штамм показал выделение водорода при освещении. [71]

Многие из этих фотоавтотрофов также обладают двунаправленными гидрогеназами, которые при определенных условиях могут производить водород. Однако другие энергоемкие метаболические пути могут конкурировать с необходимыми электронами для восстановления протонов, снижая эффективность всего процесса; Кроме того, эти гидрогеназы очень чувствительны к кислороду. [11]

Некоторые виды биотоплива на основе углерода также производятся с использованием цианобактерий, таких как 1-бутанол. [72]

Предполагается, что для этой темы будут полезны методы синтетической биологии. Микробиологическая и ферментативная инженерия обладают потенциалом для повышения эффективности и устойчивости ферментов, а также для создания новых метаболических путей производства биотоплива у фотоавтотрофов, у которых они раньше отсутствуют, или улучшения существующих. [11] [72] Другой разрабатываемой темой является оптимизация фотобиореакторов для коммерческого применения. [73]

Используемые методы исследования [ править ]

Исследования в области искусственного фотосинтеза - это обязательно междисциплинарная тема, требующая множества различных знаний. [11] Некоторые методы, используемые при изготовлении и исследовании катализаторов и солнечных элементов, включают:

  • Органический и неорганический химический синтез .
  • Методы электрохимии , такие как фотоэлектрохимия , циклическая вольтамперометрия , спектроскопия электрохимического импеданса, диэлектрическая спектроскопия и объемный электролиз .
  • Спектроскопические методы:
    • быстрые методы, такие как спектроскопия с временным разрешением и сверхбыстрая лазерная спектроскопия ;
    • спектроскопии магнитного резонанса, такие как ядерный магнитный резонанс , электронный парамагнитный резонанс ;
    • Методы рентгеновской спектроскопии, включая поглощение рентгеновских лучей, такие как XANES и EXAFS , а также рентгеновское излучение.
  • Кристаллография .
  • Методологии молекулярной биологии , микробиологии и синтетической биологии .

Преимущества, недостатки и эффективность [ править ]

Преимущества производства солнечного топлива посредством искусственного фотосинтеза включают:

  • Солнечная энергия может быть немедленно преобразована и сохранена. В фотоэлектрических элементах солнечный свет преобразуется в электричество, а затем снова преобразуется в химическую энергию для хранения с некоторой необходимой потерей энергии, связанной со вторым преобразованием.
  • Побочные продукты этих реакций экологически безопасны. Искусственно фотосинтезированное топливо будет источником энергии с нейтральным выбросом углерода , который можно использовать для транспорта или дома.

К недостаткам можно отнести:

  • Материалы, используемые для искусственного фотосинтеза, часто подвергаются коррозии в воде, поэтому они могут быть менее стабильными, чем фотоэлектрические, в течение длительных периодов времени. Большинство водородных катализаторов очень чувствительны к кислороду, инактивируются или разлагаются в его присутствии; также со временем могут возникнуть фотоповреждения. [10] [74]
  • Стоимость (пока) недостаточно выгодна, чтобы конкурировать с ископаемым топливом как коммерчески жизнеспособным источником энергии. [3]

При проектировании катализатора обычно решается проблема эффективности, в частности, какая часть падающего света может быть использована в системе на практике. Это сопоставимо с эффективностью фотосинтеза , когда измеряется преобразование световой энергии в химическую. Фотосинтезирующие организмы способны собирать около 50% падающего солнечного излучения, однако теоретический предел фотосинтетической эффективности составляет 4,6 и 6,0% для растений C3 и C4 соответственно. [75] В действительности эффективность фотосинтеза намного ниже и обычно составляет менее 1%, за некоторыми исключениями, такими как сахарный тростник в тропическом климате. [76]Напротив, самая высокая зарегистрированная эффективность лабораторных прототипов искусственного фотосинтеза составляет 22,4%. [77] Однако растения эффективно используют CO 2 в атмосферных концентрациях, чего искусственные катализаторы пока не могут. [78]

См. Также [ править ]

  • Бактериородопсин
  • АТФ-синтаза
  • Фотоэлектрохимия
  • AlgaePARC
  • Углеродный след
  • Топливная ячейка
  • Водородная экономика
  • Список новых технологий
  • Метаболическая инженерия

Ссылки [ править ]

  1. ^ Yarris, Линн (10 марта 2009). «Превращение солнечного света в жидкое топливо: исследователи лаборатории Беркли создают наноразмерный фотокатализатор для искусственного фотосинтеза» . Центр новостей лаборатории Беркли . Национальная лаборатория Лоуренса Беркли . Проверено 16 января 2012 года .
  2. ^ a b c Стайринг, Стенбьерн (21 декабря 2011 г.). «Искусственный фотосинтез для получения солнечного топлива» . Фарадеевские дискуссии . 155 (Предварительная статья): 357–376. Bibcode : 2012FaDi..155..357S . DOI : 10.1039 / C1FD00113B . PMID 22470985 . 
  3. ^ a b «The Difference Engine: решение солнечного луча» . Экономист . 11 февраля 2011 г.
  4. ^ Листорти, Андреа; Даррант, Джеймс; Парикмахер, Джим (декабрь 2009 г.). «Солнечная энергия в топливо». Материалы природы . 8 (12): 929–930. Bibcode : 2009NatMa ... 8..929L . DOI : 10.1038 / nmat2578 . PMID 19935695 . 
  5. ^ a b Гатман, Эндрю. «Энергия со скоростью света» . Интернет-исследования . PennState . Проверено 16 января 2012 года .
  6. ^ a b c Карраро, Мауро; Сарторель, Андреа; Тома, Франческа; Пунториеро, Фаусто; Скандола, Франко; Кампанья, Себастьяно; Прато, Маурицио; Бонкио, Марселла (2011). Проблемы искусственного фотосинтеза: окисление воды на наноструктурированных интерфейсах . Темы современной химии. 303 . С. 121–150. DOI : 10.1007 / 128_2011_136 . ISBN 978-3-642-22293-1. PMID  21547686 .
  7. ^ а б Бокрис, J.O'M .; Dandapani, B .; Cocke, D .; Горохчян Дж. (1985). «О расщеплении воды». Международный журнал водородной энергетики . 10 (3): 179–201. DOI : 10.1016 / 0360-3199 (85) 90025-4 .
  8. ↑ Ван, Цянь (24 августа 2020 г.). «Лист фотокатализатора с молекулярной инженерией для масштабируемого производства формиата солнечной энергии из диоксида углерода и воды» . Энергия природы . DOI : 10.1038 / s41560-020-0678-6 .
  9. ^ Наварро, РМ; дель Валле, Ф .; де ла Мано, Х.А. Виллория; Альварес-Гальван, MC; Фиерро, JLG (2009). Фотокаталитическое расщепление воды в видимом свете: концепция и разработка катализаторов . Успехи в химической инженерии. 36 . С. 111–143. DOI : 10.1016 / S0065-2377 (09) 00404-9 . ISBN 9780123747631.
  10. ^ a b c d e f g h i j k Андрейадис, Eugen S .; Чаваро-Керлиду, Мюриэль; Фонтекаве, Марк; Артеро, Винсент (сентябрь – октябрь 2011 г.). «Искусственный фотосинтез: от молекулярных катализаторов расщепления воды под действием света до фотоэлектрохимических клеток» . Фотохимия и фотобиология . 87 (5): 946–964. DOI : 10.1111 / j.1751-1097.2011.00966.x . PMID 21740444 . 
  11. ^ а б в г д Магнусон, Энн; Андерлунд, Магнус; Йоханссон, Олоф; Линдблад, Питер; Ломот, Райнер; Поливка, Томас; Отт, Саша; Стенсйо, Карин; Стайринг, Стенбьерн; Сундстрём, Вилли; Хаммарстрём, Лейф (декабрь 2009 г.). «Биомиметические и микробные подходы к производству солнечного топлива» . Счета химических исследований . 42 (12): 1899–1909. DOI : 10.1021 / ar900127h . PMID 19757805 . 
  12. ^ JCVI. «Синтетическая биология и биоэнергетика - Обзор» . Институт Дж. Крейга Вентера . Проверено 17 января 2012 года .
  13. ^ «Водород из воды в новой рекомбинантной цианобактериальной системе» . Институт Дж. Крейга Вентера . Проверено 17 января 2012 года .
  14. Рианна МакГрат, Мэтт (22 августа 2017 г.). « „ Бактерия киборг“обеспечивает зеленый источник топлива от солнечного света» . BBC News .
  15. ^ Армароли, Никола ; Бальзани, Винченцо (2007). «Будущее энергоснабжения: вызовы и возможности». Angewandte Chemie . 46 (1–2): 52–66. DOI : 10.1002 / anie.200602373 . PMID 17103469 . 
  16. ^ Ciamician, Джакомо (1912). «Фотохимия будущего» . Наука . 36 (926): 385–394. Bibcode : 1912Sci .... 36..385C . DOI : 10.1126 / science.36.926.385 . PMID 17836492 . 
  17. ^ Бальзани, Винченцо; и другие. (2008). «Фотохимическое преобразование солнечной энергии». ChemSusChem . 1 (1–2): 26–58. DOI : 10.1002 / cssc.200700087 . PMID 18605661 . 
  18. ^ Фудзисима, Акира; Rao, Tata N .; Трюк, Дональд А. (29 июня 2000 г.). «Фотокатализ диоксида титана». Журнал фотохимии и фотобиологии C: обзоры фотохимии . 1 (1): 1-21. DOI : 10.1016 / S1389-5567 (00) 00002-2 .
  19. ^ "Шведский консорциум искусственного фотосинтеза" . Уппсальский университет. Архивировано из оригинального 20 -го января 2012 года . Проверено 24 января 2012 года .
  20. ^ а б Хаммарстрём, Лейф; Стайринг, Стенбьерн (27 марта 2008 г.). «Парные переносы электронов в искусственном фотосинтезе» . Философские труды Королевского общества . 363 (1494): 1283–1291. DOI : 10.1098 / rstb.2007.2225 . PMC 2614099 . PMID 17954432 .  
  21. ^ "Ученые, разрабатывающие" искусственные "растения" . Sciencedaily.com. 28 ноября 2000 . Проверено 19 апреля 2011 года .
  22. ^ «Искусственный фотосинтез» . Csiro.au. 20 сентября 2005 . Проверено 19 апреля 2011 года .
  23. ^ «Разработка лучшего катализатора для искусственного фотосинтеза» . Bnl.gov. 9 сентября 2003 . Проверено 19 апреля 2011 года .
  24. ^ «Разработка лучшего катализатора для« искусственного фотосинтеза » » . Sciencedaily.com. 10 сентября 2003 . Проверено 19 апреля 2011 года .
  25. ^ Уильям Айерс, Патент США 4466869 Фотолитическое производство водорода
  26. ^ Лашанс, Молли. «Финансирование AF делает возможным искусственный фотосинтез» . Новости базы ВВС Райт-Паттерсон . База ВВС Райт-Паттерсон. Архивировано из оригинального 18 февраля 2012 года . Проверено 19 января 2012 года .
  27. ^ Канан, Мэтью В .; Ночера, Дэниел Г. (22 августа 2008 г.). «Формирование на месте катализатора, выделяющего кислород в нейтральной воде, содержащей фосфат и Co 2+ ». Наука . 321 (5892): 1072–1075. Bibcode : 2008Sci ... 321.1072K . DOI : 10.1126 / science.1162018 . PMID 18669820 . S2CID 206514692 .  
  28. ^ Трафтон, Энн. « « Крупное открытие »Массачусетского технологического института, которое приведет к солнечной революции» . MIT News . Массачусетский технологический институт . Проверено 10 января 2012 года .
  29. ^ Lutterman, Daniel A .; Сурендранатх, Йогеш; Ночера, Дэниел Г. (2009). «Самовосстанавливающийся катализатор, выделяющий кислород». Журнал Американского химического общества . 131 (11): 3838–3839. DOI : 10.1021 / ja900023k . PMID 19249834 . 
  30. ^ «Прорыв в солнечной энергии: исследователи нашли дешевый и простой способ хранения энергии, производимой солнечной энергией» . Technologyreview.com . Проверено 19 апреля 2011 года .
  31. ^ Кляйнер, Курт. «Электрод освещает путь к искусственному фотосинтезу» . NewScientist . Reed Business Information Ltd . Проверено 10 января 2012 года .
  32. ^ Бартон, Эмили Э .; Рампулла, Дэвид М .; Бокарсли, Эндрю Б. (2008). «Селективное солнечное восстановление CO 2 до метанола с использованием катализированного фотоэлектрохимического элемента на основе p-GaP». Журнал Американского химического общества . 130 (20): 6342–6344. DOI : 10.1021 / ja0776327 . PMID 18439010 . 
  33. ^ "Система генерации водорода с легким двигателем на основе недорогих комплексов карбонила железа" . AZoNano.com . AZoNetwork. 2 декабря 2009 . Проверено 19 апреля 2011 года .
  34. ^ Гертнер, Феликс; Сундарараджу, Баскер; Суркус, Аннет-Энрика; Боддиен, Альберт; Логес, Бьёрн; Юнге, Хенрик; Dixneuf, Pierre H; Беллер, Матиас (21 декабря 2009 г.). «Производство водорода на свету: эффективные катализаторы восстановления воды на основе железа». Angewandte Chemie International Edition . 48 (52): 9962–9965. DOI : 10.1002 / anie.200905115 . PMID 19937629 . 
  35. ^ Нанн, Томас; Ибрагим, Саад К.; Вой, Пей-Мэн; Сюй, Шу; Зиглер, Ян; Пикетт, Кристофер Дж. (22 февраля 2010 г.). «Расщепление воды видимым светом: нанофотокатод для производства водорода» . Angewandte Chemie International Edition . 49 (9): 1574–1577. DOI : 10.1002 / anie.200906262 . PMID 20140925 . 
  36. ^ дель Валле, Ф .; Ishikawa, A .; Домен, К. (май 2009 г.). «Влияние концентрации Zn на активность Cd
    1- х    Zn
    Икс    S     твердые растворы для расщепления воды в видимом свете ». Катализ сегодня . 143 (1-2): 51-59. Doi : 10.1016 / j.cattod.2008.09.024 .
  37. ^ Хенсель, Дженнифер; Ван, Гунмин; Ли, Ят; Чжан, Цзинь З. (2010). «Синергетический эффект сенсибилизации квантовыми точками CdSe и легирования наноструктур TiO 2 азотом для фотоэлектрохимической генерации солнечного водорода». Нано-буквы . 10 (2): 478–483. Bibcode : 2010NanoL..10..478H . DOI : 10.1021 / nl903217w . PMID 20102190 . 
  38. ^ "Искусственный фотосинтез стремится изменить мир" . Digitalworldtokyo.com. 14 января 2009 . Проверено 19 апреля 2011 года .
  39. ^ «Создание института KAITEKI Inc.» . КСО среда . mitsubishi.com . Проверено 10 января 2012 года .
  40. ^ «Исследование» . Институт КАИТЕКИ . Проверено 10 января 2012 года .
  41. ^ "Главная - Объединенный центр искусственного фотосинтеза" . Solarfuelshub.org . Проверено 7 ноября 2012 года .
  42. ^ «Команда под руководством Калифорнийского технологического института получает до 122 миллионов долларов для Центра энергетических инноваций» . Caltech по связям со СМИ. 21 июля 2010. Архивировано из оригинала 9 августа 2011 года . Проверено 19 апреля 2011 года .
  43. ↑ Лягушки, пена и топливо: исследователи UC конвертируют солнечную энергию в сахара. Архивировано 9 июня 2012 года в Wayback Machine.
  44. ^ «Дебют первого практического« искусственного листа » » . Пресс-релизы ACS . Американское химическое общество. Архивировано из оригинального 24 февраля 2013 года . Проверено 10 января 2012 года .
  45. ^ Рис, Стивен Ю.; Hamel, Jonathan A .; Сун, Кимберли; Ярви, Томас Д .; Эссвайн, Артур Дж .; Пиджперс, Джоп Дж. Ночера, Дэниел Г. (4 ноября 2011 г.). «Беспроводное солнечное разделение воды с использованием полупроводников на основе кремния и катализаторов с избытком Земли». Наука . 334 (6056): 645–648. Bibcode : 2011Sci ... 334..645R . DOI : 10.1126 / science.1209816 . PMID 21960528 . S2CID 12720266 .  
  46. ^ Джобс (2012). « « Искусственный лист »сталкивается с экономическими трудностями: Nature News & Comment» . Природа . DOI : 10.1038 / nature.2012.10703 .
  47. ^ «Гонка за изобретением искусственного листа» .
  48. ^ Faunce TA, Lubitz W, Rutherford AW, MacFarlane D, Moore GF, Yang P, Nocera DG, Moore TA, Gregory DH, Fukuzumi S, Yoon KB, Armstrong FA, Wasielewski MR, Styring S (2013). «Пример энергетической и экологической политики для глобального проекта по искусственному фотосинтезу». Энергетика и экология . 6 (3): 695–698. DOI : 10.1039 / C3EE00063J . S2CID 97344491 . 
  49. ^ К глобальному искусственному фотосинтезу Остров Лорд-Хау 2011 «Искусственный фотосинтез» . Архивировано из оригинального 28 марта 2016 года . Дата обращения 7 апреля 2016 .опубликовано в Австралийском журнале химии, том 65, номер 6, 2012 г. «Искусственный фотосинтез: энергия, нанохимия и управление» http://www.publish.csiro.au/nid/52/issue/5915.htm
  50. ^ Нужен ли нам глобальный проект по искусственному фотосинтезу? https://royalsociety.org/~/media/events/2014/artificial-photosynthesis/TM0514%20Final%20programme%2027614.pdf?la=en-GB, опубликовано в Interface Focus Vol 5 (3) июнь 2015 http: // rsfs.royalsocietypublishing.org/content/5/3
  51. ^ Глобальный искусственный фотосинтез - прорывы для устойчивоценового периода Канберры и острова Лорд-Хау 2016 http://medicalschool.anu.edu.au/towards-the-sustainocene Архивировано 19 апреля 2016 года на Wayback Machine
  52. ^ a b Kalyanasundaram, K .; Гретцель, М. (июнь 2010 г.). «Искусственный фотосинтез: биомиметические подходы к преобразованию и хранению солнечной энергии». Текущее мнение в области биотехнологии . 21 (3): 298–310. DOI : 10.1016 / j.copbio.2010.03.021 . PMID 20439158 . 
  53. ^ Любиц, Вольфганг ; Рейджерс, Эдуард; ван Гастель, Морис (2007). «[NiFe] и [FeFe] гидрогеназы, изученные с помощью передовых методов магнитного резонанса». Химические обзоры . 107 (10): 4331–4365. DOI : 10.1021 / cr050186q . PMID 17845059 . 
  54. ^ Fontecilla-лагерь, Хуан С .; Вольбеда, Анна; Кавацца, Кристина; Николет, Ивен (2007). «Структура / функциональные отношения [NiFe] - и [FeFe] -гидрогеназ». Химические обзоры . 107 (10): 4273–4303. DOI : 10.1021 / cr050195z . PMID 17850165 . 
  55. ^ Тард, Седрик; Пикетт, Кристофер Дж. (2009). «Структурные и функциональные аналоги активных центров [Fe] -, [NiFe] - и [FeFe] -гидрогеназ». Химические обзоры . 109 (6): 2245–2274. DOI : 10.1021 / cr800542q . PMID 19438209 . 
  56. ^ Тард, Седрик; Лю, Сяомин; Ибрагим, Саад К .; Бруски, Маурицио; Де Джоя, Лука; Davies, Siân C .; Ян, Синь; Ван, Лай-Шэн; и другие. (10 февраля 2005 г.). «Синтез H-кластерного каркаса железо-только гидрогеназы». Природа . 433 (7026): 610–613. Bibcode : 2005Natur.433..610T . DOI : 10,1038 / природа03298 . PMID 15703741 . S2CID 4430994 .  
  57. ^ Хейдук, Алан Ф .; Ночера (31 августа 2001 г.). «Даниэль Г.». Наука . 293 (5535): 1639–1641. Bibcode : 2001Sci ... 293.1639H . DOI : 10.1126 / science.1062965 . PMID 11533485 . S2CID 35989348 .  
  58. ^ Ху, Силе; Cossairt, Brandi M .; Brunschwig, Bruce S .; Льюис, Натан С .; Питерс, Джонас К. (2005). «Электрокаталитическое выделение водорода комплексами дифторборил-диглиоксимат кобальта» (PDF) . Химические коммуникации . 37 (37): 4723–4725. DOI : 10.1039 / B509188H . PMID 16175305 .  
  59. ↑ Яно, Дзюнко; Керн, Ян; Иррганг, Клаус-Дитер; Латимер, Мэтью Дж .; Бергманн, Уве; Глатцель, Питер; Пушкарь Юлия; Бесядка, Яцек; Лолл, Бернхард; Зауэр, Кеннет; Мессинджер, Йоханнес; Зуни, Афина; Ячандра, Виттал К. (23 августа 2005 г.). «Рентгеновское повреждение комплекса Mn 4 Ca в монокристаллах фотосистемы II: тематическое исследование для кристаллографии металлопротеинов» . Труды Национальной академии наук . 102 (34): 12047–12052. Bibcode : 2005PNAS..10212047Y . DOI : 10.1073 / pnas.0505207102 . PMC 1186027 . PMID 16103362 .  
  60. ^ Ясуфуми, Умена; Каваками, Кейсуке; Шен, Цзянь-Рен; Камия, Нобуо (5 мая 2011 г.). «Кристаллическая структура кислородной фотосистемы II с разрешением 1,9 Å» (PDF) . Природа . 473 (7345): 55–60. Bibcode : 2011Natur.473 ... 55U . DOI : 10,1038 / природа09913 . PMID 21499260 . S2CID 205224374 .   
  61. ^ Dismukes, Г. Чарльз; Бримблкомб, Робин; Фелтон, Грег А.Н.; Прядун, Руслан С .; Sheats, John E .; Спичча, Леоне; Свигерс, Герхард Ф. (2009). «Разработка биоинспирированных катализаторов окисления воды 4 O 4 -кубана: уроки фотосинтеза». Счета химических исследований . 42 (12): 1935–1943. DOI : 10.1021 / ar900249x . PMID 19908827 . 
  62. ^ Бинод Непал; Сиддхартха Дас (2013). «Устойчивое окисление воды с помощью каталитической клетки, изолированной в металлорганической структуре». Энгью. Chem. Int. Эд . 52 (28): 7224–27. CiteSeerX 10.1.1.359.7383 . DOI : 10.1002 / anie.201301327 . PMID 23729244 .  
  63. ^ Ребекка Э. Хансен; Сиддхартха Дас (2014). «Биомиметический ди-марганцевый катализатор в клетке, изолированной в MOF: надежный катализатор для окисления воды с помощью Ce (IV), окислителя, не являющегося донором кислорода» . Energy Environ. Sci . 7 (1): 317–322. DOI : 10.1039 / C3EE43040E .
  64. ^ Новости химии и техники
  65. ^ Calzaferri, Гион (2010). «Искусственный фотосинтез» (PDF) . Темы катализа . 53 (3): 130–140. DOI : 10.1007 / s11244-009-9424-9 . S2CID 195282014 .  
  66. ^ Табачки, Глория; Кальзаферри, Гион; Фуа, Этторе (2016). «Одномерная самосборка перилендиимидных красителей путем однонаправленного прохождения отверстий цеолитных каналов» . Химические коммуникации . 52 (75): 11195–11198. DOI : 10.1039 / C6CC05303C . PMID 27484884 . 
  67. ^ Кальзаферри, Гион; Méallet-Renault, Рэйчел; Брюйлер, Доминик; Пансу, Роберт; Доламич, Игорь; Динел, Томас; Адлер, Полина; Ли, Хуанжун; Кунцманн, Андреас (2011). «Разработка гибридных материалов на основе красителя и наноканальной антенны для сбора, транспортировки и отлова света». ХимФисХим . 12 (3): 580–594. DOI : 10.1002 / cphc.201000947 . PMID 21337487 . 
  68. ^ Табачки, Глория; Фуа, Этторе; Кальзаферри, Гион (2015). «Структура наноканал Входов в кране-функционализированный Цеолит L» . Angewandte Chemie International Edition . 54 (38): 11112–11116. DOI : 10.1002 / anie.201504745 . PMID 26255642 . 
  69. ↑ Эллис-младший (2010). «Борьба с неразумным дизайном». Природа . 463 (7278): 164–165. Bibcode : 2010Natur.463..164E . DOI : 10.1038 / 463164a . PMID 20075906 . S2CID 205052478 .  
  70. ^ a b Дюбуа, М. Раковски; Дюбуа, Даниэль Л. (2009). «Разработка молекулярных электрокатализаторов для восстановления CO2 и производства / окисления H2». Счета химических исследований . 42 (12): 1974–1982. DOI : 10.1021 / ar900110c . PMID 19645445 . 
  71. ^ Линдберг, Пиа; Шетц, Катрин; Хаппе, Томас; Линдблад, Питер (ноябрь – декабрь 2002 г.). «Мутантный штамм Nostoc punctiforme ATCC 29133, продуцирующий водород, не содержащий гидрогеназы». Международный журнал водородной энергетики . 27 (11–12): 1291–1296. DOI : 10.1016 / S0360-3199 (02) 00121-0 .
  72. ^ а б Лан, Итан I .; Ляо, Джеймс С. (июль 2011 г.). «Метаболическая инженерия цианобактерий для получения 1-бутанола из диоксида углерода». Метаболическая инженерия . 13 (4): 353–363. DOI : 10.1016 / j.ymben.2011.04.004 . PMID 21569861 . 
  73. ^ Kunjapur, Aditya M .; Элдридж, Р. Брюс (2010). «Дизайн фотобиореактора для коммерческого производства биотоплива из микроводорослей». Исследования в области промышленной и инженерной химии . 49 (8): 3516–3526. DOI : 10.1021 / ie901459u .
  74. ^ Krassen, Хеннинг; Отт, Саша; Хеберле, Иоахим (2011). «Производство водорода in vitro - с использованием энергии солнца». Физическая химия Химическая физика . 13 (1): 47–57. Bibcode : 2011PCCP ... 13 ... 47K . DOI : 10.1039 / C0CP01163K . PMID 21103567 . 
  75. ^ Бланкеншип, Роберт Э .; Тиде, Дэвид М .; Барбер, Джеймс; Brudvig, Gary W .; Флеминг, Грэм; Гирарди, Мария; Наводчик, MR; Юнге, Вольфганг; Крамер, Дэвид М .; Мелис, Анастасиос; Мур, Томас А .; Мозер, Кристофер С .; Nocera, Daniel G .; Нозик, Артур Дж .; Орт, Дональд Р .; Парсон, Уильям У .; Prince, Roger C .; Сейр, Ричард Т. (13 мая 2011 г.). «Сравнение фотосинтетической и фотоэлектрической эффективности и признание потенциала для улучшения». Наука . 332 (6031): 805–809. Bibcode : 2011Sci ... 332..805B . DOI : 10.1126 / science.1200165 . PMID 21566184 . S2CID 22798697 .  
  76. ^ Армароли, Никола ; Бальзани, Винченцо (2016). «Солнечная электроэнергия и солнечное топливо: состояние и перспективы в контексте перехода к энергетике». Химия - европейский журнал . 22 (1): 32–57. DOI : 10.1002 / chem.201503580 . PMID 26584653 . 
  77. ^ Бонке, Шеннон А .; и другие. (2015). «Возобновляемые виды топлива из концентрированной солнечной энергии: к практическому искусственному фотосинтезу». Энергетика и экология . 8 (9): 2791–2796. DOI : 10.1039 / c5ee02214b . S2CID 94698839 . 
  78. ^ Biello, Дэвид. "Растения против фотовольтаики: что лучше для улавливания солнечной энергии?" . Scientific American . Проверено 17 января 2012 года .

Внешние ссылки [ править ]

  • Разработка светоактивированных металлопротеинов для расщепления воды в Австралийском национальном университете
  • Дэниел Ночера описывает новый процесс хранения солнечной энергии в Массачусетском технологическом институте.
  • Пол Аливисатос об искусственном фотосинтезе в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли
  • Нанокапсулы для искусственного фотосинтеза статья Nanowerk News
  • Проект солнечной революции Массачусетского технологического института