Fotosintesi Artificiale: Catturare e immagazzinare l'energia dalla luce solare per produrre combustibile solare

Di Fouad Sabry

Cos'è la fotosintesi artificiale

La fotosintesi sintetica è un processo chimico che replica il processo naturale della fotosintesi trasformando la luce solare, l'acqua e l'anidride carbonica in carboidrati e ossigeno. Questo processo è anche noto come fotosintesi artificiale. Il processo di cattura e immagazzinamento dell'energia dalla luce solare nei legami chimici di un combustibile è generalmente indicato come "fotosintesi artificiale" e la parola è solitamente usata in modo intercambiabile con la frase. La scissione fotocatalitica dell'acqua, spesso nota come fotosintesi artificiale, è il processo di conversione dell'acqua in idrogeno e ossigeno mediante l'uso della luce. Un altro approccio che è stato studiato per duplicare il processo naturale di fissazione del carbonio è chiamato riduzione dell'anidride carbonica guidata dalla luce.

Come ne trarrai vantaggio

(I ) Approfondimenti e validazioni sui seguenti argomenti:

Capitolo 1: Fotosintesi artificiale

Capitolo 2: Idrogeno

Capitolo 3: Fotoidrogeno

Capitolo 4: Cella fotoelettrochimica

Capitolo 5: Scissione dell'acqua

Capitolo 6: Fotocatalisi

Capitolo 7: Idrogenasi

Capitolo 8: Chimica solare

Capitolo 9: Metabolismo microbico

Capitolo 10: Produzione di idrogeno

Capitolo 11: Bioidrogeno

Capitolo 12: Evoluzione dell'ossigeno

Capitolo 13: Il diossigeno nelle reazioni biologiche

Capitolo 14: Cella a biocombustibile enzimatica

Capitolo 15: Daniel G. Nocera

Capitolo 16: Scissione fotocatalitica dell'acqua

Capitolo 17: Craig L. Hill

Capitolo 18: Combustibile solare

Capitolo 19: Fotogeochimica

Capitolo 20: Catalisi di ossidazione dell'acqua

Capitolo 21: Bion ic Leaf

(II) Rispondere alle principali domande pubbliche sulla fotosintesi artificiale.

(III) Esempi del mondo reale per l'uso della fotosintesi artificiale in molti campi.

(IV) 17 appendici per spiegare, brevemente, 266 tecnologie emergenti in ciascun settore per avere una piena comprensione a 360 gradi delle tecnologie della fotosintesi artificiale.

A chi è rivolto questo libro

Professionisti, studenti universitari e laureati, appassionati, hobbisti e coloro che vogliono andare oltre le conoscenze o le informazioni di base per qualsiasi tipo di fotosintesi artificiale.

• Lingua: Italiano
• Editore: Un Miliardo Di Ben Informato [Italian]
• Data di uscita: 10 nov 2022

Anteprima del libro

Diritto d’autore

Fotosintesi artificiale Copyright © 2022 di Fouad Sabry. Tutti i diritti riservati.

Tutti i diritti riservati. Nessuna parte di questo libro può essere riprodotta in qualsiasi forma o con qualsiasi mezzo elettronico o meccanico, compresi i sistemi di archiviazione e recupero delle informazioni, senza il permesso scritto dell'autore. L'unica eccezione è quella di un recensore, che può citare brevi estratti in una recensione.

Copertina disegnata da Fouad Sabry.

Questo libro è un'opera di finzione. Nomi, personaggi, luoghi e incidenti sono prodotti dell'immaginazione dell'autore o sono usati fittiziamente. Qualsiasi somiglianza con persone reali, vive o morte, eventi o luoghi è del tutto casuale.

Bonus

Puoi inviare un'e-mail a [e-mail] con oggetto Fotosintesi artificiale: catturare e immagazzinare l'energia dalla luce solare per produrre combustibile solare, e riceverai un'e-mail che contiene i primi capitoli di questo libro.

Fouad Sabry

Visita il sito web di 1BK all'indirizzo

www.1BKOfficial.org

Prefazione

Perché ho scritto questo libro?

La storia della scrittura di questo libro è iniziata nel 1989, quando ero uno studente della Secondary School of Advanced Students.

È straordinariamente simile alle scuole STEM (Scienza, Tecnologia, Ingegneria e Matematica), che sono ora disponibili in molti paesi avanzati.

STEM è un curriculum basato sull'idea di educare gli studenti in quattro discipline specifiche - scienza, tecnologia, ingegneria e matematica - in un approccio interdisciplinare e applicato. Questo termine è tipicamente usato per indirizzare una politica educativa o una scelta di curriculum nelle scuole. Ha implicazioni per lo sviluppo della forza lavoro, le preoccupazioni per la sicurezza nazionale e la politica di immigrazione.

C'era una lezione settimanale in biblioteca, dove ogni studente è libero di scegliere qualsiasi libro e leggere per 1 ora. L'obiettivo del corso è quello di incoraggiare gli studenti a leggere materie diverse dal curriculum educativo.

In biblioteca, mentre guardavo i libri sugli scaffali, ho notato libri enormi, per un totale di 5.000 pagine in 5 parti. Il nome del libro è The Encyclopedia of Technology, che descrive tutto ciò che ci circonda, dallozero assoluto ai semiconduttori, quasi ogni tecnologia, a quel tempo, era spiegata con illustrazioni colorate e parole semplici. Ho iniziato a leggere l'enciclopedia e, naturalmente, non sono stato in grado di finirlo nella lezione settimanale di 1 ora.

Così, ho convinto mio padre a comprare l'enciclopedia. Mio padre ha comprato tutti gli strumenti tecnologici per me all'inizio della mia vita, il primo computer e la prima enciclopedia tecnologica, ed entrambi hanno un grande impatto su di me e sulla mia carriera.

Ho finito l'intera enciclopedia nelle stesse vacanze estive di quest'anno, e poi ho iniziato a vedere come funziona l'universo e come applicare quella conoscenza ai problemi quotidiani.

La mia passione per la tecnologia è iniziata più di 30 anni fa e ancora il viaggio continua.

Questo libro fa parte di The Encyclopedia of Emerging Technologies che è il mio tentativo di dare ai lettori la stessa straordinaria esperienza che ho avuto quando ero al liceo, ma invece delle tecnologie del 20 ° secolo  , sono più interessato alle tecnologie, alle applicazioni e alle soluzioni industriali emergenti del 21° secolo.

The Encyclopedia of Emerging Technologies sarà composto da 365 libri, ogni libro sarà incentrato su una singola tecnologia emergente. Puoi leggere l'elenco delle tecnologie emergenti e la loro categorizzazione per settore nella parte di Coming Soon, alla fine del libro.

365 libri per dare ai lettori la possibilità di aumentare le loro conoscenze su una singola tecnologia emergente ogni giorno nel corso di un anno.

Introduzione

Come ho scritto questo libro?

In ogni libro di The Encyclopedia of Emerging Technologies, sto cercando di ottenere intuizioni di ricerca istantanee e grezze, direttamente dalle menti delle persone, cercando di rispondere alle loro domande sulla tecnologia emergente.

Ci sono 3 miliardi di ricerche su Google ogni giorno e il 20% di queste non è mai stato visto prima. Sono come una linea diretta con i pensieri delle persone.

A volte è Come faccio a rimuovere l'inceppamento della carta. Altre volte, sono le paure strazianti e i desideri segreti che oserebbero sempre e solo condividere con Google.

Nella mia ricerca di scoprire una miniera d'oro non sfruttata di idee di contenuto sulla fotosintesi artificiale, uso molti strumenti per ascoltare i dati di completamento automatico dai motori di ricerca come Google, quindi sforna rapidamente ogni frase e domanda utile, le persone chiedono intorno alla parola chiave Fotosintesi artificiale.

È una miniera d'oro di intuizioni delle persone, che posso usare per creare contenuti, prodotti e servizi freschi e ultra-utili. Le persone gentili, come te, vogliono davvero.

Le ricerche di persone sono il set di dati più importante mai raccolto sulla psiche umana. Pertanto, questo libro è un prodotto dal vivo, e costantemente aggiornato da sempre più risposte a nuove domande sulla Fotosintesi Artificiale, poste da persone, proprio come te e me, che si interrogano su questa nuova tecnologia emergente e vorrebbero saperne di più.

L'approccio per scrivere questo libro è quello di ottenere un livello più profondo di comprensione di come le persone cercano intorno alla fotosintesi artificiale, rivelando domande e domande che non penserei necessariamente dalla cima della mia testa, e rispondendo a queste domande in parole super facili e digeribili, e di navigare nel libro in modo diretto.

Quindi, quando si tratta di scrivere questo libro, mi sono assicurato che sia il più ottimizzato e mirato possibile. Lo scopo di questo libro è aiutare le persone a comprendere ulteriormente e far crescere le loro conoscenze sulla Fotosintesi artificiale. Sto cercando di rispondere alle domande delle persone il più fedelmente possibile e mostrando molto di più.

È un modo fantastico e bello per esplorare le domande e i problemi che le persone hanno e rispondere direttamente, e aggiungere intuizione, convalida e creatività al contenuto del libro - anche presentazioni e proposte. Il libro svela aree ricche, meno affollate e talvolta sorprendenti della domanda di ricerca che altrimenti non raggiungerei. Non c'è dubbio che, ci si aspetta che aumenti la conoscenza delle menti dei potenziali lettori, dopo aver letto il libro usando questo approccio.

Ho applicato un approccio unico per rendere il contenuto di questo libro sempre fresco. Questo approccio dipende dall'ascolto delle menti delle persone, utilizzando gli strumenti di ascolto della ricerca. Questo approccio mi ha aiutato a:

Incontra i lettori esattamente dove si trovano, in modo da poter creare contenuti pertinenti che colpiscano una corda e guidino una maggiore comprensione dell'argomento.

Tieni il dito saldamente sul polso, in modo da poter ricevere aggiornamenti quando le persone parlano di questa tecnologia emergente in modi nuovi e monitorare le tendenze nel tempo.

Scopri tesori nascosti di domande che richiedono risposte sulla tecnologia emergente per scoprire intuizioni inaspettate e nicchie nascoste che aumentano la pertinenza del contenuto e gli danno un vantaggio vincente.

Gli elementi costitutivi per scrivere questo libro includono quanto segue:

(1) Ho smesso di perdere tempo in congetture e congetture sul contenuto voluto dai lettori, ho riempito il contenuto del libro con ciò di cui la gente ha bisogno e ho detto addio alle infinite idee di contenuto basate su speculazioni.

(2) Ho preso decisioni solide, e preso meno rischi, per ottenere posti in prima fila per ciò che le persone vogliono leggere e vogliono sapere - in tempo reale - e utilizzare i dati di ricerca per prendere decisioni audaci, su quali argomenti includere e quali argomenti escludere.

(3) Ho semplificato la mia produzione di contenuti per identificare le idee di contenuto senza dover passare manualmente al setaccio le opinioni individuali per risparmiare giorni e persino settimane di tempo.

È meraviglioso aiutare le persone ad aumentare le loro conoscenze in modo semplice semplicemente rispondendo alle loro domande.

Penso che l'approccio alla scrittura di questo libro sia unico in quanto raccoglie e tiene traccia delle domande importanti poste dai lettori sui motori di ricerca.

Riconoscimenti

Scrivere un libro è più difficile di quanto pensassi e più gratificante di quanto avrei mai potuto immaginare. Nulla di tutto ciò sarebbe stato possibile senza il lavoro svolto da prestigiosi ricercatori, e vorrei riconoscere i loro sforzi per aumentare la conoscenza del pubblico su questa tecnologia emergente.

Dedica

Per gli illuminati, quelli che vedono le cose in modo diverso e vogliono che il mondo sia migliore - non amano lo status quo o lo stato esistente. Puoi essere troppo in disaccordo con loro, e puoi discutere ancora di più con loro, ma non puoi ignorarli e non puoi sottovalutarli, perché cambiano sempre le cose ... Spingono la razza umana in avanti, e mentre alcuni possono vederli come pazzi o dilettanti, altri vedono geni e innovatori, perché quelli che sono abbastanza illuminati da pensare di poter cambiare il mondo, sono quelli che lo fanno, e conducono le persone all'illuminazione.

Epigrafe

La fotosintesi sintetica è un processo chimico che replica il processo naturale della fotosintesi trasformando la luce solare, l'acqua e l'anidride carbonica in carboidrati e ossigeno. Questo processo è anche noto come fotosintesi artificiale. Il processo di cattura e immagazzinamento dell'energia dalla luce solare nei legami chimici di un combustibile è generalmente indicato come fotosintesi artificiale e la parola è solitamente usata in modo intercambiabile con la frase. La scissione fotocatalitica dell'acqua, spesso nota come fotosintesi artificiale, è il processo di conversione dell'acqua in idrogeno e ossigeno mediante l'uso della luce. Un altro approccio che è stato studiato per duplicare il processo naturale di fissazione del carbonio è chiamato riduzione dell'anidride carbonica guidata dalla luce.

Sommario

Diritto d’autore

Bonus

Prefazione

Introduzione

Riconoscimenti

Dedica

Epigrafe

Sommario

Capitolo 1: Fotosintesi artificiale

Capitolo 2: Idrogeno

Capitolo 3: Fotoidrogeno

Capitolo 4: Cella fotoelettrochimica

Capitolo 5: Scissione dell'acqua

Capitolo 6: Fotocatalisi

Capitolo 7: Idrogenasi

Capitolo 8: Solare chimico

Capitolo 9: Metabolismo microbico

Capitolo 10: Produzione di idrogeno

Capitolo 11: Bioidrogeno

Capitolo 12: Evoluzione dell'ossigeno

Capitolo 13: Il diossigeno nelle reazioni biologiche

Capitolo 14: Cella a biocombustibile enzimatica

Capitolo 15: Daniel G. Nocera

Capitolo 16: Scissione fotocatalitica dell'acqua

Capitolo 17: Craig L. Hill

Capitolo 18: Combustibile solare

Capitolo 19: Fotogeochimica

Capitolo 20: Catalisi dell'ossidazione dell'acqua

Capitolo 21: Foglia bionica

Epilogo

Informazioni sull'autore

Prossimamente

Appendici: Tecnologie emergenti in ogni settore

Capitolo 1: Fotosintesi artificiale

La fotosintesi sintetica è un processo chimico che replica il processo naturale della fotosintesi trasformando la luce solare, l'acqua e l'anidride carbonica in carboidrati e ossigeno. Questo processo è anche noto come fotosintesi artificiale. Il processo di cattura e immagazzinamento dell'energia dalla luce solare nei legami chimici di un combustibile è spesso indicato come fotosintesi artificiale e la frase è generalmente usata per applicarsi a qualsiasi sistema di questo tipo (un combustibile solare). La scissione fotocatalitica dell'acqua, spesso nota come fotosintesi artificiale, è il processo di conversione dell'acqua in idrogeno e ossigeno mediante l'uso della luce. Un'altra tecnica che viene studiata che è simile alla fissazione naturale del carbonio è chiamata riduzione dell'anidride carbonica guidata dalla luce.

La progettazione e l'assemblaggio di dispositivi per la produzione diretta di combustibili solari, la fotoelettrochimica e la sua applicazione nelle celle a combustibile, e l'ingegneria di enzimi e microrganismi fotoautotrofi per la produzione di biocarburanti microbici e bioidrogeno dalla luce solare sono tutti esempi dei tipi di ricerca che rientrano nell'ambito di questo campo.

L'ossidazione e la riduzione sono due semireazioni che possono essere separate dalla reazione fotosintetica. Entrambe queste reazioni sono necessarie per la produzione di carburante. Durante il processo di fotosintesi, le molecole d'acqua vengono ossidate dalla luce, il che si traduce nel rilascio di ossigeno e protoni. Il ciclo di Calvin-Benson è il nome dato al processo indipendente dalla luce che avviene durante la seconda fase della fotosintesi nelle piante. Questa reazione trasforma l'anidride carbonica in glucosio (carburante). I fotocatalizzatori in grado di eseguire entrambi questi processi sono ora in fase di sviluppo da parte di ricercatori che lavorano sulla fotosintesi artificiale. Inoltre, i protoni che vengono creati come sottoprodotto della scissione dell'acqua possono essere utilizzati nella generazione di idrogeno. Questi catalizzatori devono essere in grado di rispondere velocemente e assorbire una percentuale significativa dei fotoni solari che sono incidenti su di essi.

Il fotovoltaico, d'altra parte, può ottenere la sua energia direttamente dal sole, L'inefficienza della produzione di combustibile da energia solare (processo indiretto) e il fatto che la luce solare non sia costante per tutto il giorno sono due fattori che pongono una restrizione all'uso di questa tecnologia.

La creazione di biocarburanti è un uso della fotosintesi naturale che può essere considerato, È un modo indiretto per dire che non è molto efficiente nel convertire un tipo di energia in un altro (a causa del fatto che la fotosintesi stessa non è molto brava a trasformare la luce solare in biomassa), le spese sostenute per la raccolta e la spedizione del carburante,  così come le tensioni a causa della crescente necessità di massa terrestre per la produzione agricola.

La produzione di un combustibile dal sole che può essere facilmente immagazzinato e messo in uso durante i periodi di tempo in cui la luce solare non è accessibile è l'obiettivo della fotosintesi artificiale, mediante l'uso di processi diretti, cioè per produrre un combustibile solare.

Come risultato dell'invenzione di catalizzatori in grado di ricreare i componenti essenziali della fotosintesi, Alla fine, le uniche fonti che sarebbero necessarie per la creazione di energia pulita sarebbero l'acqua e il sole.

Solo l'ossigeno sarebbe prodotto come sottoprodotto, Inoltre, la creazione di combustibile solare potrebbe un giorno essere meno costosa della produzione di benzina.

Oltre a questo, si prevede che sia uno dei metodi più importanti, se non il più importante, che sono sia efficienti che efficaci per estrarre l'idrogeno dall'acqua.

Una delle tecnologie più promettenti attualmente in fase di sviluppo è quella che convertirà l'energia solare in idrogeno attraverso un processo chiamato scissione dell'acqua che sarà aiutato da catalizzatori fotosemiconduttori.

Utilizzando questa tecnica, c'è la possibilità di produrre enormi quantità di idrogeno in modo rispettoso dell'ambiente.

La conversione dell'energia solare in un combustibile pulito (H2) in condizioni ambientali è una delle maggiori sfide che gli scienziati devono affrontare nel ventunesimo secolo.