Вода, разложение с использованием солнечной энергии

Многообещающей и перспективной альтернативой промышленным процессам получения водорода является разложение воды с использованием солнечной энергии в процессах фотосинтеза и биоконверсии. [c.341]

Из предварительной оценки термического метода сделано заключение, что производство водорода прямым термическим разложением воды будет технически возможно, если будет найден эффективный метод разделения водорода и кислорода. Стоимость производства водорода может быть сравнима со стоимостью электроэнергии при наличии дещевой высокотемпературной тепловой энергии Солнца. Температура процесса ( 3000 К) достижима для современной техники, хотя необходимы усовершенствования для снижения энергозатрат. Термическое разложение воды с использованием солнечной энергии принципиально можно проводить по двум схемам в виде непрерывного и периодического процессов. [c.332]

Ранее было показано, что двухстадийные термохимические циклы мало вероятны при использовании тепла атомных реакторов. Но необходимые для двухстадийного термохимического цикла разложения воды температуры могут быть достигнуты при использовании солнечной энергии. Например, предлагается следующий цикл [612] [c.416]

Перспективную и со временем, вероятно, даже самую дешевую возможность использования солнечной энергии можно будет реализовать только тогда, когда мы овладеем процессами фотосинтеза. Первичная фаза этого процесса, т.е. фотохимическое разложение воды на элементы, уже осуществлена в лаборатории вне растительной клетки. Образующийся водород считается превосходным энергоносителем из всех веществ он имеет самую высокую плотность энергии, равную 33 кВт/кг (плотность энергии углерода 9,1 кВт/кг), и может без окольных путей вырабатывать электрическую энергию в топливных элементах (см. с. ООО). В связи с этим уже обсуждаются пространные проекты строительства магистральных водородных линий как одного из вариантов линий электропередачи будущего. [c.63]

Углеводы широко распространены в живых организмах. В биосфере углеводов больше, чем всех других вместе взятых природных органических соединений. В растительном мире на их долю приходится 80 — 90 %(мас.) в расчете на сухое вещество, в животном — около 2 %(мас.). В растениях углеводы образуются в результате фотосинтеза, который протекает за счет использования солнечной энергии с участием зеленого пигмента растений — хлорофилла (см. главы 5 и 13). Углеводы, образующиеся в растениях, переходят в организмы животных с растительной пищей. Массовая доля углеводов в пище человека может достигать 70 %. В процессе пищеварения углеводы подвергаются разложению с участием специфических ферментов конечными продуктами данного процесса являются диоксид углерода и вода (см. главу 13 [c.231]

Изучению окислительно-восстановительной системы Ки (Ьру)з в последнее время уделяется большое внимание [124] в связи с ее использованием в качестве катализатора при преобразовании солнечной энергии в химическую путем разложения воды. [c.60]

По прогнозам экспертов, энергетическая система будущего столетия будет водородной , т. е. будет основана на применении двух энергоносителей — электричества и водорода, наиболее удобного для использования в промышленных технологиях (металлургия, химия) и на транспорте. Создание будущего крупномасштабного производства водорода ставит перед наукой задачи поиска наиболее экономичных путей получения водорода из воды с использованием таких источников первичной энергии, как энергия деления тяжелых элементов (11, ТЬ, Р1, Ре), термоядерного синтеза и солнечная. Уже к 2000 г. в СССР ядерные электростанции будут вырабатывать около половины всей электроэнергии. К тому же времени ожидается создание реакторов термоядерного синтеза. В связи с этим большое значение приобретает разработка методов термохимического разложения воды. Температура чисто термического разложения [c.128]

До появления фотосинтезирующих организмов земная атмосфера, по-видимому, почти не содержала кислорода. Он создавался и создается в наше время фотосинтезирующими организмами путем разложения воды за счет энергии солнечного света. При фотосинтезе водород используется для синтеза органических веществ (восстановления СО ), а кислород является побочным продуктом. С образованием кислородной атмосферы стало возможным развитие организмов, использующих энергию органических веществ (иначе говоря, энергию солнечного света, запасенную в органических веществах) путем их окисления кислородом. Такой путь получения энергии гораздо более эффективен, чем те, которые возможны в отсутствие кислорода и действуют у анаэробных организмов. Однако вместе с преимуществами кислород принес и новую опасность для жизни. Молекулярный кислород, не слишком реакционноспособный в своем основном состоянии, может образовывать высокоактивные формы, способные даже убить живую клетку. В связи с этим одновременно с механизмами использования кислорода в ходе биологической эволюции вырабатывались и механизмы защиты от его повреждающего действия. С другой стороны, фагоцитирующие лейкоциты используют активные формы кислорода для разрушения бактерий и других клеток. [c.452]

В последнее время разрабатываются новые направления использования солнечной энергии речь идет о фотосинтетических процессах, сопровождающихся разложением воды и выделением водорода. Вероятно, возможно создание искусственных ламелл с неограниченным временем действия, использующих световую энергию для расщепления воды на водород и кислород. На первой стадии такого типа процессов под действием солнечного света на интенсивной культуре микроводорослей (например, сценедесмусе или хлорелле) начинает накапливаться биомасса и выделяется кислород. На второй стадии биомасса при помощи специальных бактерий перерабатывается в водород или метан. [c.342]

Основой установки для двухстадийного производства водорода за счет солнечной энергии является сочетание солнечной батареи и электролизера. В рассмотренных ниже установках были использованы, ка правило, коммерческие образцы солнечных батарей из монокристалли-ческого кремния и электролизеров для разложения воды (хотя, конечно, можно вести электролиз и других веществ). Солнечная батарея может быть соединена с электролизером непосредственно или через согласующее устройство (преобразователь мощности, см. ниже). Полная установка должна включать в себя, конечно, и устройства для хранения полученного водорода и его - последующего использования, т.е. для получения из Fiero электрической энергии (топливный элемент) и/или тепла (горелка для сжигаЕШя водорода) но мы ограничимся обсуждением собственно взаимодействия солнечной батареи с электролизером. [c.81]

Нойман (ФРГ) [заявка ФРГ № 2325896, 22.05.1973 г.] предложил другой процесс использования солнечной энергии для проведения фотохимической реакции разложения воды. Плоский стеклянный сосуд, покрытый тонким слоем хлорида серебра, освещают солнечным светом, и в слое протекает фотохимическая реакция 2Ag l —> 2Ag -)- I2. [c.419]

Наибольший интерес представляет фотоэлектрохимнческая ячейка, в которой были использованы Р1-электрод и электрод из 2пО, окрашенный Бенгальским розовым (рис. 1.7) [65]. Фотопроцесс разложения воды шел эффективно при облучении светом с длиной волны 563 нм. Квантовый выход разложения воды 15%. Такая высокая эффективность действия ячейки обусловлена, по-видимому, малым сопротивлением и пористостью 2пО-электрода, т. е. большой поверхностью, покрытой светопоглощающим красителем. Описанный фотоэлектрохимический способ получения молекулярного водорода из воды открывает путь к техническому использованию солнечной энергии с высокой квантовой эффективностью. [c.44]

Рассматриваются процессы фотокаталитического разложения воды в окислительно-восстановительной среде с участием ионов переходных металлов. Преимуществом таких систем является то, что эти неорганические системы не подвергаются быстрому разрушению при облучении. Фотохимическое разложение воды в одну ступень с использованием неорганических фотосенси-билизаторов осложняется тем обстоятельством, что большинство неорганических солей активно поглощают световое излучение в области длин волн короче 3,5-10 м. Но на их долю приходится лишь 2—3 % солнечной энергии, достигающей поверхности земли. [c.337]

Прямой фотолиз воды требует использования света с энергией квантов 6 эВ, которых практически нет в солнечном спектре. Одним из методов многоступенчатого процесса использования света с меньшей энергией квантов является процесс фотоэлектрохимического разложения воды. Фотоэлек-трохнмические устройства [513] для преобразования солнечной энергии делятся на две группы в зависимости от того, где именно происходит поглощение света и, следовательно, первичный фотопроцесс в растворе (это так называемые фотогальванические элементы) или на электроде. Фотогальвани-ческие элементы имеют КПД в несколько процентов, поэтому их практическое использование пока имеет малую перспективу. Основным объектом исследования стали фотоэлектрохимическне элементы с полупроводниковыми электродами. Как показали исследования, требования к совершенству кристаллической структуры полупроводника в случае фотоэлектрохимических элементов менее жестки, чем в случае с твердотельными полупроводниковыми преобразователями энергии (солнечными батареями), что и послужило основной причиной широкого развития работ по фотоэлектрохимическим элементам с электродами из полупроводников [513]. [c.338]

Прямой сенсибилизированный фотолиз воды требует энергии 2,46 эВ на одну молекулу [501]. Но если эту реакцию осуществлять как последовательность реакций переноса электронов с использованием катализатора для выделения Нг и Ог, то необходимая энергия снижается до 1,23 эВ, так как в этом случае для ее реализации может быть использован перенос двух электронов, что потребует двух квантов света. В этом случае энергетический порог может быть преодолен светом с длиной волны меньше 10,03-10 м. Солнечный свет в такой ступенчатой схеме используется в серии фотоката-литических процессов. Это позволяет применять ряд фотокаталитических реакций, каждая из которых имеет более низкий энергетический барьер, чем прямой фотолиз воды. Благодаря этому можно для фотохимического разложения воды использовать не только ультрафиолетовое излучение, но и видимое излучение Солнца. [c.336]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология