RU47893U1

RU47893U1 - PLANT FOR PRODUCING MOLECULAR HYDROGEN

Info

Publication number: RU47893U1
Application number: RU2005116514/22U
Authority: RU
Inventors: Г.Е. Адамов; И.С. Голдобин; Е.П. Гребенников; А.Г. Девятков
Original assignee: Адамов Григорий Евгеньевич; Голдобин Игорь Степанович; Гребенников Евгений Петрович; Девятков Александр Георгиевич
Priority date: 2005-05-31
Filing date: 2005-05-31
Publication date: 2005-09-10

Abstract

Полезная модель относится к области электрохимии и может быть использована для получения молекулярного водорода электролизом воды за счет энергии солнечного света без внешнего источника электрического тока. Установка для получения молекулярного водорода содержит заполненную водой электрохимическую ячейку из прозрачного материала, в которой размещены два электрода, при этом один из электродов выполнен в виде пористой проницаемой для водорода токопроводящей подложки, покрытой пленкой ориентированных в одну сторону пурпурных мембран, содержащих молекулы бактериородопсина, которые осуществляют направленный перенос иона водорода-протона, соединен с другим электродом внешним проводником и непрерывно освещается солнечным светом.The utility model relates to the field of electrochemistry and can be used to produce molecular hydrogen by electrolysis of water due to the energy of sunlight without an external source of electric current. The apparatus for producing molecular hydrogen contains an electrochemical cell filled with water from a transparent material, in which two electrodes are placed, one of the electrodes being made in the form of a porous hydrogen-permeable conductive substrate coated with a film of purple membranes oriented in one direction containing bacteriorhodopsin molecules, which carry out directional transfer of a hydrogen-proton ion, connected to another electrode by an external conductor and continuously illuminated by sunlight.

Description

Полезная модель относится к области электрохимии и может быть использована для получения молекулярного водорода электролизом воды за счет энергии солнечного света без внешнего источника электрического тока.The utility model relates to the field of electrochemistry and can be used to produce molecular hydrogen by electrolysis of water due to the energy of sunlight without an external source of electric current.

Из уровня техники известна установка для получения молекулярного водорода, содержащая заполненную водой электрохимическую ячейку из прозрачного материала, в которой размещены два электрода (RU 2129169 С1, С 25 В 1/04, 1999).The prior art installation for producing molecular hydrogen, containing an electrochemical cell filled with water from a transparent material in which two electrodes are placed (RU 2129169 C1, C 25 V 1/04, 1999).

Недостатком данного решения является необходимость использования лазера и наличие внешнего источника электрического тока для электролиза воды.The disadvantage of this solution is the need to use a laser and the presence of an external source of electric current for electrolysis of water.

Полезная модель направлена на создание технологически простого, экологически чистого и безопасного устройства для получения водорода с использованием энергии солнечного света без внешнего источника электрического тока.The utility model is aimed at creating a technologically simple, environmentally friendly and safe device for producing hydrogen using the energy of sunlight without an external source of electric current.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в установке для получения молекулярного водорода, содержащей заполненную водой электрохимическую ячейку из прозрачного материала, в которой размещены два электрода, согласно полезной модели, один из электродов выполнен в виде пористой проницаемой для водорода токопроводящей подложки, покрытой пленкой ориентированных в одну сторону пурпурных мембран, содержащих молекулы бактериородопсина, которые осуществляют направленный перенос иона водорода - протона, соединен с другим электродом внешним проводником и непрерывно освещается солнечным светом.The solution of this problem is provided by the fact that in the installation for producing molecular hydrogen containing an electrochemical cell filled with water from a transparent material in which two electrodes are placed, according to a utility model, one of the electrodes is made in the form of a porous hydrogen-permeable conductive substrate coated with a film oriented in one side of the purple membranes containing bacteriorhodopsin molecules that carry out the directed transfer of a hydrogen ion - a proton is connected to another electrode Ohm external conductor and continuously lit by sunlight.

Возможность получения молекулярного водорода в данной установке путем заявленного «биоэлектролиза» воды без внешнего источника электрического тока обусловлена основным свойством бактериородопсина - светочувствительного белка галобактерий Halobacterium salenarium, в клеточные мембраны, называемые пурпурными мембранами, которых он встроен, осуществлять направленный перенос протона-иона водорода изнутри наружу на эндоплазматическую сторону пурпурной мембраны в процессе естественного фотоцикла под действием энергии солнечного света.The possibility of obtaining molecular hydrogen in this installation by the claimed "bioelectrolysis" of water without an external electric current source is due to the main property of bacteriorhodopsin, the photosensitive halobacterium protein Halobacterium salenarium, in the cell membranes, called the purple membranes that it is built in, to carry out the directed transfer of the proton hydrogen ion from the inside out on the endoplasmic side of the purple membrane during the natural photocycle under the action of sunlight energy.

На чертеже схематично представлен общий вид установки для получения молекулярного водорода электролизом воды,The drawing schematically shows a General view of the installation for producing molecular hydrogen by electrolysis of water,

Установка для получения молекулярного водорода содержит электрохимическую ячейку 1 из прозрачного материала, например стекла, заполненную водой 2, в которую погружены электрод 3, выполненный в виде пористой проницаемой для водорода токопроводящей подложки (например, в виде пористой платиновой пластины или стеклянной подложки с нанесенным на нее слоем оксида олова, легированного оксидом индия), покрытой пленкой 4 ориентированных в одну сторону пурпурных мембран, содержащих молекулы бактериородопсина, и электрод 5, выполненный в виде платиновой или никелевой пластины, при этом электроды 3 и 5 соединены между собой внешним проводником 6. Ориентацию пурпурных мембран и, соответственно, молекул бактериородопсина, которые упорядоченно относительно друг друга расположены в двухмерной кристаллической структуре последних, в одну сторону, а именно, эндоплазматической стороной к поверхности токопроводящей подложки электрода 3, можно осуществить, An apparatus for producing molecular hydrogen comprises an electrochemical cell 1 made of a transparent material, for example, glass filled with water 2, into which an electrode 3 is immersed, made in the form of a porous hydrogen-permeable conductive substrate (for example, in the form of a porous platinum plate or a glass substrate deposited on it a layer of tin oxide doped with indium oxide) coated with a film of 4 one-sided purple membranes containing bacteriorhodopsin molecules, and an electrode 5 made in the form of plates a new or nickel plate, while the electrodes 3 and 5 are connected to each other by an external conductor 6. The orientation of the purple membranes and, accordingly, the bacteriorhodopsin molecules, which are arranged in an orderly relation to each other in the two-dimensional crystal structure of the latter, in one direction, namely, the endoplasmic side to the surface of the conductive substrate of the electrode 3 can be implemented

например, путем электрофоретического осаждения. Для получения пленки ориентированных пурпурных мембран используют водную суспензию бактериородопсина штамма D 96 N с концентрацией 3 мг/мл.for example, by electrophoretic deposition. To obtain a film of oriented purple membranes, an aqueous suspension of bacteriorhodopsin strain D 96 N with a concentration of 3 mg / ml is used.

Установка для получения молекулярного водорода путем разложения воды работает следующим образом.Installation for producing molecular hydrogen by decomposition of water works as follows.

При освещении солнечным светом осажденной на пористой токопроводящей подложки электрода 3 пленки 4 ориентированных пурпурных мембран и, соответственно, молекул бактериородопсина, в процессе естественного фотоцикла под действием энергии света в полосе поглощения основного состояния полушириной 130 нм с максимумом вблизи 570 нм фотохромный белок бактериородопсина начинает осуществлять направленный перенос ионов водорода -протонов изнутри наружу на эндоплазматическую сторону пурпурной мембраны, в результате чего происходит скапливание ионов на электроде 3 и между погруженными в воду 2 электродами 3 и 5 возникает разность потенциалов. При замыкании проводником 6 электродов 3 и 5 между ними в воде 2 протекает электрический ток и происходят процессы электрохимического восстановления-окисления с выделением на пористой токопроводящей подложке электрода 3 водорода и, соответственно, кислорода на электроде 5.When sunlight illuminates the films of 4 oriented purple membranes and, correspondingly, bacteriorhodopsin molecules deposited on the porous conductive substrate of electrode 3, during the natural photocycle under the influence of light energy in the absorption band of the ground state with a half-width of 130 nm with a maximum near 570 nm, the photochromic bacteriorhodopsin protein starts directed transfer of hydrogen ions - protons from inside out to the endoplasmic side of the purple membrane, resulting in the accumulation of ions on the electrode 3 and between the electrodes 3 and 5 immersed in water 2, a potential difference occurs. When the conductor 6 closes the electrodes 3 and 5, an electric current flows between them in water 2 and electrochemical reduction-oxidation processes occur with the release of hydrogen electrode 3 on the porous conductive substrate and, accordingly, oxygen on electrode 5.

Таким образом, заявленное решение обеспечивает получение водорода электролизом воды за счет солнечной энергии без внешнего источника электрического тока, при этом бактериородопсина - экологически чистый материал, не требующий обслуживания и замены в процессе работы, что обусловливает простоту и надежность установки.Thus, the claimed solution provides hydrogen by electrolysis of water due to solar energy without an external source of electric current, while bacteriorhodopsin is an environmentally friendly material that does not require maintenance and replacement during operation, which makes the installation simple and reliable.

Claims

Installation for producing molecular hydrogen, containing an electrochemical cell filled with water from a transparent material, in which two electrodes are placed, characterized in that one of the electrodes is made in the form of a porous hydrogen-permeable conductive substrate coated with a film of purple membranes oriented in one direction containing bacteriorhodopsin molecules which carry out directed transfer of a hydrogen-proton ion, is connected to another electrode by an external conductor and is continuously illuminated by a solar Babe.