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Photosynthese zur Energiegewinnung

04.09.2018

Biologen haben einen neuen Weg gefunden, Sonnenenergie für gute Zwecke zu nutzen. Indem sie den Mechanismus der Photosynthese in Pflanzen veränderten, lernten sie, Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten und dabei Energie freizusetzen.

Photosynthese ist der Prozess der „Umwandlung“ von Sonnenlicht in Energie, die von Pflanzen genutzt wird. Sauerstoff ist sein Nebenprodukt, das durch die Zersetzung von Wasser entsteht, das von der Pflanze aufgenommen wird. Die Photosynthese ist vielleicht die wichtigste Reaktion für alles Leben auf der Erde, da sie fast den gesamten Sauerstoff in der Atmosphäre des Planeten produziert. Wasserstoff, der auch bei der Wasserspaltung bei der Photosynthese entsteht, hat das Potenzial, eine umweltfreundliche und unerschöpfliche Energiequelle zu sein.

Ein Forscherteam unter der Leitung von Wissenschaftlern des St. John's College der University of Cambridge nutzte Sonnenlicht, um Wasser während eines Prozesses der künstlichen Photosynthese in Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten, den die Wissenschaftler mit biologischen Komponenten und neuen Technologien optimierten. Bei dieser Methode absorbieren Pflanzen mehr Sonnenlicht als gewöhnlich.

„Die natürliche Photosynthese ist ineffizient, da sie ausschließlich für das Überleben von Pflanzen entwickelt wurde und daher die minimal erforderliche Energie liefert – nur 1-2 % dessen, was sie potenziell abgeben kann“, kommentierte Katarzyna Sokol, eine der Autorinnen der Arbeit .

Künstliche Photosynthese gibt es schon seit Jahrzehnten, aber sie wurde nie erfolgreich zur Erzeugung erneuerbarer Energie eingesetzt, weil sie auf teure und giftige Katalysatoren angewiesen ist. Aus dem gleichen Grund hat niemand versucht, es auf industrieller Ebene einzusetzen.

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Mini-Klimaanlage Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

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Energie aus dem Weltraum für Raumschiff 08.05.2024

Mit dem Aufkommen neuer Technologien und der Entwicklung von Raumfahrtprogrammen wird die Erzeugung von Solarenergie im Weltraum immer machbarer. Der Leiter des Startups Virtus Solis teilte seine Vision mit, mit dem Raumschiff von SpaceX Orbitalkraftwerke zu bauen, die die Erde mit Strom versorgen können. Das Startup Virtus Solis hat ein ehrgeiziges Projekt zur Schaffung von Orbitalkraftwerken mit dem Starship von SpaceX vorgestellt. Diese Idee könnte den Bereich der Solarenergieerzeugung erheblich verändern und sie zugänglicher und kostengünstiger machen. Der Kern des Plans des Startups besteht darin, die Kosten für den Start von Satelliten ins All mithilfe von Starship zu senken. Es wird erwartet, dass dieser technologische Durchbruch die Solarenergieproduktion im Weltraum gegenüber herkömmlichen Energiequellen wettbewerbsfähiger machen wird. Virtual Solis plant den Bau großer Photovoltaikmodule im Orbit und nutzt Starship für die Lieferung der notwendigen Ausrüstung. Allerdings eine der größten Herausforderungen ... >>

Neue Methode zur Herstellung leistungsstarker Batterien 08.05.2024

Mit der Entwicklung der Technologie und dem zunehmenden Einsatz von Elektronik wird die Frage der Schaffung effizienter und sicherer Energiequellen immer dringlicher. Forscher der University of Queensland haben einen neuen Ansatz zur Herstellung von Hochleistungsbatterien auf Zinkbasis vorgestellt, der die Landschaft der Energiebranche verändern könnte. Eines der Hauptprobleme herkömmlicher wiederaufladbarer Batterien auf Wasserbasis war ihre niedrige Spannung, die ihren Einsatz in modernen Geräten einschränkte. Doch dank einer neuen, von Wissenschaftlern entwickelten Methode konnte dieser Nachteil erfolgreich überwunden werden. Im Rahmen ihrer Forschung wandten sich Wissenschaftler einer speziellen organischen Verbindung zu – Catechol. Es erwies sich als wichtige Komponente, die die Stabilität der Batterie verbessern und ihre Effizienz steigern kann. Dieser Ansatz hat zu einer deutlichen Spannungserhöhung der Zink-Ionen-Batterien geführt und sie damit wettbewerbsfähiger gemacht. Laut Wissenschaftlern haben solche Batterien mehrere Vorteile. Sie haben b ... >>

Alkoholgehalt von warmem Bier 07.05.2024

Bier, eines der häufigsten alkoholischen Getränke, hat einen ganz eigenen Geschmack, der sich je nach Temperatur des Konsums verändern kann. Eine neue Studie eines internationalen Wissenschaftlerteams hat herausgefunden, dass die Biertemperatur einen erheblichen Einfluss auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks hat. Die vom Materialwissenschaftler Lei Jiang geleitete Studie ergab, dass Ethanol- und Wassermoleküle bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedliche Arten von Clustern bilden, was sich auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks auswirkt. Bei niedrigen Temperaturen bilden sich eher pyramidenartige Cluster, wodurch die Schärfe des „Ethanol“-Geschmacks abnimmt und das Getränk weniger alkoholisch schmeckt. Im Gegenteil, mit steigender Temperatur werden die Cluster kettenförmiger, was zu einem ausgeprägteren alkoholischen Geschmack führt. Dies erklärt, warum sich der Geschmack einiger alkoholischer Getränke, wie z. B. Baijiu, je nach Temperatur ändern kann. Die Erkenntnisse eröffnen Getränkeherstellern neue Perspektiven, ... >>

Zufällige Neuigkeiten aus dem Archiv

Rekordverdächtige kurze Lichtimpulse empfangen 13.08.2017

Ein Forschungsteam der University of Central Florida hat eine Technologie demonstriert, die rekordverdächtig kurze Röntgenpulse von 53 Attosekunden erzeugt. Die Gruppe unter der Leitung von Professor Zenghu Chang brach ihren eigenen Rekord aus dem Jahr 2012, der damals bei 67 Attosekunden lag.

Eine Attosekunde entspricht 10^-18 Sekunden oder einem Milliardstel einer Milliardstel Sekunde. Und in 53 Attosekunden hat Licht Zeit, eine Strecke zurückzulegen, die einem Tausendstel der Dicke eines menschlichen Haares entspricht. So wie mit Ultrahochgeschwindigkeitskameras schnelllebige Ereignisse aufgezeichnet werden können, wie etwa der Aufprall einer fliegenden Kugel auf ein Ziel, können Attosekunden-Lichtpulse noch schnellere Ereignisse aufzeichnen, wie etwa die Bewegung und Wechselwirkung von Elektronen in Atomen oder Moleküle.

Abgesehen davon, dass es der Gruppe von Professor Chang gelang, rekordverdächtig kurze Röntgenpulse zu erhalten, hatten diese Pulse eine kürzere Wellenlänge als zuvor erhalten. Die Frequenz von Lichtpulsen liegt im Spektralbereich des sogenannten „Wasserfensters“ (Wasserfenster), einer Wellenlänge, die von Kohlenstoffatomen aktiv absorbiert wird und für Wasser absolut transparent ist.

Die Erzeugung rekordverdächtig kurzer Attosekunden-Pulse wurde durch die Entwicklung und Anwendung neuer leistungsstarker optischer "Treiber" möglich, bei denen es sich um Femtosekundenlaser handelt, die Licht mit längerer Wellenlänge emittieren, sowie durch neue Methoden der Lichtpulskompression.

Die von Wissenschaftlern empfangenen kurzen Lichtimpulse nähern sich bereits der Dauer, die es ihnen ermöglicht, die Prozesse zu "beleuchten", an denen gebundene Elektronen beteiligt sind, die sich im Medium verschiedener Materialien bewegen. Dies wiederum wird es Wissenschaftlern ermöglichen, neue Arten von Halbleitermaterialien zu entwickeln, die zur Herstellung von Chips verwendet werden, die tausendmal schneller sind als die heute verwendeten.

„Mit weichen Attosekunden-Röntgenpulsen können Prozesse in lebenden Zellen erfasst werden, an denen biologische Moleküle beteiligt sind. Darüber hinaus werden uns Studien zur Bewegung von Elektronen und anderen elektrischen Ladungsträgern ermöglichen, effizientere Materialien für die künstliche Photosynthese, für Solarzellen, zu finden und zur Gewinnung von Biokraftstoffen", sagt Professor Chang.

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