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Solarenergie: Sich selbst regenerierendes photoelektrochemisches Element gebaut

Mit Photosynthese bezeichnet man die Umwandlung von Sonnenenergie in chemische Energie, ein Vorgang, der Pflanzen das Dasein ermöglicht. Ein Problem, das bisher beim Nachmachen dieses Verfahrens auftauchte, ist die Tatsache, dass bei diesem Prozess die entscheidenden Moleküle gespalten werden.

Die Natur verfügt über einen effizienten Mechanismus, um diese Moleküle wiederherzustellen. Michael Strano und seine Kollegen vom Massachussetts Institute of Technology haben es nun geschafft, diesen Prozess nanotechnologisch nachzuahmen. Das Nanosystem besteht aus sieben kleineren Teilen.

Diese schwimmen in einer Flüssigkeit, die eine bestimmte Substanz enthält und geben bei Lichteinfall Elektronen an Kohlenstoffröhren ab. Zerfallen die Nanosysteme, muss man nur die Substanz mittels einer Membran heraus filtern und das System setzt sich wieder zusammen. Der Wirkungsgrad liegt bei 40 Prozent.


WebReporter: Getschi
Rubrik:   Wissenschaft
Schlagworte: Element, Solarenergie, Photosynthese
Quelle: science.orf.at

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13 User-Kommentare Alle Kommentare öffnen

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05.09.2010 21:21 Uhr von Mylord001
 
+8 | -1
 
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Jede Reise beginnt mit dem ersten Schritt. Ich hoffe das in diese Richtung weiter geforscht und erprobt wird.

Regenerative Energien sollten unbedingt in den Vordergrund rücken. Öl-, und Atomenergie sind auf dauer nicht der Hit.
Das eine ist bald alle (erledigt sich also von selbst), vom anderen haben wir zuviel "Endmaterial" übrig.

Also fleisig solche Sachen fördern.
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05.09.2010 22:17 Uhr von K.T.M.
 
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schöne Spielerei: Original Nature chemistry Artikel (für die Leute die Zugang haben): doi:10.1038/nchem.822

Um die Nanotube bildet sich eine Lipiddoppelschicht an der sich das Photosystem aus dem Purpurbakterium Rhodobacter sphaeroides anlagert. In der Reaktion sind noch Ubiquinone (QA und QB) und Hexacyanidoferrat(III und II) beteiligt

Wie weit man so ein System wirklich einsetzen kann ist aber die Frage. Der Versuch beinhaltet leider keine Photoschädigung an den organischen Molekülen, da im Versuch die Anregung mittels einer 785 nm Laserdiode erfolgte (20 mW) und nicht mit Sonnenlichtspektrum.

Aber ansonsten ist es eine schöne Sache. Ein Dank an Getschi für die interessante News.

[ nachträglich editiert von K.T.M. ]
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05.09.2010 23:00 Uhr von jonnymodjo
 
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immer weiter so: danke an die schlauen leute, die immer wieder auch sinnvolle kommentare abgeben. bin ein nicht sehr gelehrter aber sehr wissensdurstiger mensch. und nach kommentaren wie euren bin ich gezwungen nachzulesen, da ich, wie viele andere, nicht mitkomme; und bilde mich sozusagen learning-by-reading weiter. sowas nenne ich ein soziales netzwerk ;-)
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06.09.2010 00:15 Uhr von krakatau
 
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40% Wirkungsgrad und dann sich selbst regenerierend wäre hammermässig. Die besten Solarzellen halten sonst maximal 30 Jahre laut Wiki. Und Wirkungsgrad glaub nur so 20%. Energieunabhängigkeit wär das beste was dem Individuum passieren könnte.
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06.09.2010 02:28 Uhr von Rhonar
 
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wirklich bemerkenswert: sollte das wirklich so wwie beschrieben klappen, wäre das ein riesen Fortschritt..
zumal ein Wirkungsgrad von 40% auch weitaus mehr ist, als heutzutage mit gewöhnlichen Solarzellen zu erreichen ist..

wobei ich bezweifle, das man die Regeneration im laufenden Betrieb quasi endlos fortsetzen kann..

alles in allem vermutlich eine großartige Sache, die aber vermutlich noch einige Zeit braucht, bis sie ausgereift ís..

achja.. @autor:
super news.. sowas sieht man hier gern ; )
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06.09.2010 07:37 Uhr von K.T.M.
 
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zum Wirkungsgrad: "40% Wirkungsgrad und dann sich selbst regenerierend wäre hammermässig."
Die 40% sind gar nicht soviel wie es auf den ersten Blickt scheint.
Bei Solarzellen wird der Wirkungsgrad für die gesamte eingestrahlter Leistung (alle Wellenlängen) berechnet. In dem Versuch bezieht sich der Wirkungsgrad von 40 % nur auf die 785 nm der Laserdiode und unter perfekten Laborbedingungen.
Wirklich selbstregenerierend ist es im Prinzip auch nicht. Bei dem Versuch lagern sich die Bestandteile selbstständig um die Kohlenstoffnanoröhre, da sich eine Lipiddoppelschicht anlagert und daran das Photosystem bindet. Gibt man Natriumcholat hinzu zerfällt die Doppelschicht und es findet keine Lichtreaktion mehr statt. Entfernt man wieder das Natriumcholat bildet sich die Schicht wieder und die Lichtreaktion kann wieder stattfinden. Der Versuch beinhaltet keine Photoschädigung und Temperatureinflüsse.

Die Natur selber kommt bei der Photosynthese auch nur auf einen (Brutto)-Wirkungsgrad von max. 20% und Netto auf 1-2%

Der Rekord-Wirkungsgrad von Solarzellen aus GaAs-Zellen liegt übrigens bei 41,1%
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06.09.2010 08:31 Uhr von PeterLustig2009
 
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@MyLord: Bei der Atomenergie bleibt gar nciht so viel übrig da man die verbrauchten Brennelemente wieder aufbereiten kann.

Allerdings halte auch ich es für sinnvoll regenerative Energien zu erforschen und weiterzuentwickeln
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06.09.2010 14:34 Uhr von cav3man
 
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globi und PeterLustig: Moin

Erstmal vorweg: Eine Energiesparlampe erzeugt von ihrer Produktion bis zum Recycling weniger Quecksilber als eine normale Glühlampe. Bei der Energiesparlampe bleibt dabei das Quecksilber zum größten Teil in der Lampe. Bei der Glühbirne wird es direkt in die Natur geblasen.
siehe Abschnitt "Aufwandsvergleich": http://de.wikipedia.org/...

Atommüll... stimmt superwenig... quasi nix.... nur
120.000Kubikmeter leicht bis mittelradioaktiv und 2000 Kubikmeter hochradioaktive Abfälle.

Das coole ist eigentlich die momentane Lagerung. Teile des Atommülls aus ganz Europa werden eifnach nach Russland gekarrt und dann da unter freiem Himmel zusammengeschütet. Das ist natürlich sehr wünschenwert...

Wer ironie findet darf sie behalten

Jeder der heute noch glaubt das EE Anlagen nicht in der Lage sind genug Strom (zu jederzeit) zu produzieren ist meiner Meinung nach zurückgeblieben oder ihm wurde von der Atomlobby der Kopf gewaschen.

EE Kombikraftwerk
http://www.youtube.com/...
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06.09.2010 15:28 Uhr von little_skunk
 
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@cav3man: Ich glaub du hast da was missverstanden. Es steht außer Frage, dass wir mir EE Anlagen genug Strom erzeugen können. Fraglich ist nur ob es nicht genauso umweltschädlich wie Atomstrom ist. Beim Atomstrom fällt nur sehr wenig Abfall an. Der hat es dafür in sich. Was ist mit dem Abfall, der bei der Herstellung von Silizum Solarzellen anfällt? In 10 Jahren haben wir wohlmöglich auch da ein Problem mit dem Sondermüll und unsere Kinder schauen uns verwundert an warum wir das nicht vorhersehen konnten.
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06.09.2010 17:00 Uhr von cav3man
 
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little skunk: Servus,

hab gerade mal ein wenig recherchiert... was fällt denn bei Photovoltaikanlagen für Giftmüll an. Ich konnte da nichts finden.

Außer das Chlor beim Siemensverfahren... dieses wird aber inzwischen schon von einem Chlorfreien Verfahren abgelöst.

Wär cool wenn du mir ein paar links geben könntest.
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06.09.2010 18:01 Uhr von little_skunk
 
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@cav3man: Das Wort "Giftmüll" habe ich nicht verwendet. Nicht jeder Stoff muss gleich Gistmüll sein um Umweltschädlich zu sein.

http://de.wikipedia.org/...

Am Anfang hat man den Atommüll auch verharmlost. Wer weiß was unsere Kinder in 10 Jahren zu den dort aufgelisteten Chemikalien sagen.
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06.09.2010 21:22 Uhr von cav3man
 
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little skunk: Moin

sorry das ich Giftmüll geschrieben habe ;)
Bin nur davon ausgegangen das es nicht gesund ist und daher Gift... ja ich weiß ich neige zu übertreibungen =P

Danke für die Info, da werd ich mich mal nen Nachmittag mit beschäftigen
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07.09.2010 23:15 Uhr von zeroFX
 
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@news: interessant, aber noch etwas hin: @atommüll-recycling: Wie schon geschrieben, könnte man mehr aufbereiten, asl derzeit gemacht wird. Aber das kostet halt und bisher hat der Staat (-> Steuerzahler) ja meist noch was zugebuttert, aslo warum sollte man? Es gibt da einer sehr schöne arte Doku "Albtraum Atommüll".

@Solarzellen: Ja, auch da fallen giftige/problematische Stoffe an. Aber vorallem in Großánlagen lässt sich das deutlich reduzieren, wenn man statt Anlagen mit großflächigen Panelen solche mit Spiegeln einsetzt und dafür nur eine sehr kleine, aber hocheffiziente Panelfläche von wenigen cm² benötigt. Und die kann dann auch schonmal etwas mehr pro cm² kosten. Außerdem gibt es ja noch viele andere Möglichkeiten, aus Solarenergie elektrische zu "gewinnen", z.B. den Stirlingmotor (mit entspr. Parabolspiegel).

Im Endeffekt wird uns sowieso nur ein guter Energiemix weiterbringen, bei dem wir von allem etas nutzen, ohne mit einer bestimmten Tech. bestimmte Resourcen zu sehr zu strapazieren, wie wir es bisher gerne getan haben.

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