дома нескучно
Как весело и с пользой пережить самоизоляцию

Современная наука. Новые профессии Солнца

17 August 2018

Солнце - это огромный, независимый от человека, практически неисчерпаемый источник энергии. Нашей планете достается лишь ничтожная часть - одна двухмиллиардная всего солнечного излучения. Но и этого с лихвой хватает на поддержку жизнеобеспечения всей планеты в целом и человеческой цивилизации в частности.

Сжигая любой вид топлива, мы используем солнечную энергию. Неважно уголь, газ, нефть, дрова, торф, пища в организме - все это запасенная энергия Солнца. И, конечно, с развитием науки задача эффективнее использовать огромные ресурсы Солнца становится все более актуальной и актуальной. Рассмотрим некоторые проекты.

1. Фотосинтез топлива.

Все слышали о фотосинтезе растений. При фотосинтезе образуется органика, состоящая из углерода. То есть любое растение состоит из углерода, которое является прекрасным топливом. Но для этого нужна селекционная работа с растениями. Наиболее чуткими к фотохимическому действию Солнца являются морские водоросли. Но и они могут дать с одного гектара лишь около 50 тонн топлива в год. Хотя если использовать часть океанических площадей, занимающих более 70 процентов нашей планеты, для выращивания топлива, это может дать значительные результаты. Сельхозрастения дадут топлива значительно меньше - 10 тонн с гектара. Поэтому вся надежда на водоросли. Некоторые проекты предусматривают брожение выращенной биомассы и использование образующегося при этом газа метана.

Фитопланктон (диатомовы водоросли). Автор: Prof. Gordon T. Taylor, Stony Brook University - corp2365, NOAA Corps Collection, Общественное достояние, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=246319
Фитопланктон (диатомовы водоросли). Автор: Prof. Gordon T. Taylor, Stony Brook University - corp2365, NOAA Corps Collection, Общественное достояние, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=246319

2. Фотохимический электроэлемент. В начале сороковых годов 20 века было обнаружено интересное явление: некоторые красители, находясь в контакте с восстановительной средой, под влиянием солнечного света теряют окраску. Изучение явления показало, что в таких растворах идут сложные химические процессы: возбуждение электронов, окисление ионов восстановителя, появление нового соединения. Эффект получил название фотогальванического. То есть если в эту среду опустить два электрода, то получим электрический ток. В году появились элементы из красителя тионина, который окислялся в двухвалентном железе и при этом вырабатывалась ЭДС порядка 0,5 Вольт с КПД около 1%. Перспектива развития - подбор очень активного электролита.

Фотоэлемент с тионином (устройство)
Фотоэлемент с тионином (устройство)

3. Фотохимический топливный элемент. Перспектива развития - поиск или создание веществ, которые бы под действием света с поглощением тепла распадались, а затем в темноте соединялись, но уже с выделением тепла. Примеры таких веществ: хлористый нитрозил. Или похожая технология - обжиг на Солнце известняка - сбор углекислого газа и его разложение на кислород и углерод.