Fotosíntesis Artificial: Capturar y almacenar la energía de la luz solar para producir combustible solar

Por Fouad Sabry

¿Qué es la fotosíntesis artificial?

La fotosíntesis sintética es un proceso químico que replica el proceso natural de la fotosíntesis al transformar la luz solar, el agua y el dióxido de carbono en carbohidratos y oxígeno. Este proceso también se conoce como fotosíntesis artificial. El proceso de capturar y almacenar la energía de la luz solar en los enlaces químicos de un combustible se denomina generalmente "fotosíntesis artificial", y la palabra se usa indistintamente con la frase. La división fotocatalítica del agua, a menudo conocida como fotosíntesis artificial, es el proceso de convertir el agua en hidrógeno y oxígeno mediante el uso de la luz. Otro enfoque que se ha investigado para duplicar el proceso natural de fijación de carbono se denomina reducción de dióxido de carbono impulsada por la luz.

Cómo se beneficiará

(I ) Insights y validaciones sobre los siguientes temas:

Capítulo 1: Fotosíntesis artificial

Capítulo 2: Hidrógeno

Capítulo 3: Fotohidrógeno

Capítulo 4: Célula fotoelectroquímica

Capítulo 5: Desdoblamiento del agua

Capítulo 6: Fotocatálisis

Capítulo 7: Hidrogenasa

Capítulo 8: Química solar

Capítulo 9: Metabolismo microbiano

Capítulo 10: Producción de hidrógeno

Capítulo 11: Biohidrógeno

Capítulo 12: Evolución del oxígeno

Capítulo 13: Dioxígeno en reacciones biológicas

Capítulo 14: Celda de biocombustible enzimática

Capítulo 15: Daniel G. Nocera

Capítulo 16: Separación fotocatalítica del agua

Capítulo 17: Craig L. Hill

Capítulo 18: Combustible solar

Capítulo 19: Fotogeoquímica

Capítulo 20: Catálisis de oxidación del agua

Capítulo 21: Bion ic Leaf

(II) Respondiendo a las principales preguntas del público sobre la fotosíntesis artificial.

(III) Ejemplos del mundo real para el uso de la fotosíntesis artificial en muchos campos.

(IV) 17 apéndices para explicar, brevemente, 266 tecnologías emergentes en cada industria para tener una comprensión completa de 360 ​​grados de las tecnologías de fotosíntesis artificial.

Para quién es este libro

Profesionales, estudiantes de grado y posgrado, entusiastas, aficionados y aquellos que quieran ir más allá del conocimiento o la información básica para cualquier tipo de fotosíntesis artificial.

• Idioma: Español
• Editorial: Mil Millones De Conocimientos [Spanish]
• Fecha de lanzamiento: 18 oct 2022

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Derechos de autor

Fotosíntesis artificial Copyright © 2022 por Fouad Sabry. Todos los derechos reservados.

Todos los derechos reservados. Ninguna parte de este libro puede ser reproducida en cualquier forma o por cualquier medio electrónico o mecánico, incluyendo sistemas de almacenamiento y recuperación de información, sin permiso por escrito del autor. La única excepción es por un revisor, que puede citar extractos cortos en una revisión.

Portada diseñada por Fouad Sabry.

Este libro es una obra de ficción. Los nombres, personajes, lugares e incidentes son productos de la imaginación del autor o se usan ficticiamente. Cualquier parecido con personas reales, vivas o muertas, eventos o lugares es completamente coincidencia.

Sobresueldo

Puede enviar un correo electrónico a [e-mail] con el asunto Fotosíntesis artificial: capturar y almacenar la energía de la luz solar para producir combustible solar, y recibirá un correo electrónico que contiene los primeros capítulos de este libro.

Fouad Sabry

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www.1BKOfficial.org

Prefacio

¿Por qué escribí este libro?

La historia de escribir este libro comenzó en 1989, cuando era estudiante en la Escuela Secundaria de Estudiantes Avanzados.

Es notablemente como las escuelas STEM (Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas), que ahora están disponibles en muchos países avanzados.

STEM es un plan de estudios basado en la idea de educar a los estudiantes en cuatro disciplinas específicas: ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas, en un enfoque interdisciplinario y aplicado. Este término se usa típicamente para abordar una política educativa o una elección de currículo en las escuelas. Tiene implicaciones para el desarrollo de la fuerza laboral, las preocupaciones de seguridad nacional y la política de inmigración.

Había una clase semanal en la biblioteca, donde cada estudiante es libre de elegir cualquier libro y leer durante 1 hora. El objetivo de la clase es animar a los estudiantes a leer materias distintas al currículo educativo.

En la biblioteca, mientras miraba los libros en los estantes, noté libros enormes, un total de 5,000 páginas en 5 partes. El nombre del libro es La Enciclopedia de la Tecnología, que describe todo lo que nos rodea,desde el cero absoluto hasta los semiconductores, casi todas las tecnologías, en ese momento, se explicaban con ilustraciones coloridas y palabras simples. Comencé a leer la enciclopedia y, por supuesto, no pude terminarla en la clase semanal de 1 hora.

Así que convencí a mi padre para que comprara la enciclopedia. Mi padre compró todas las herramientas tecnológicas para mí al comienzo de mi vida, la primera computadora y la primera enciclopedia tecnológica, y ambas tienen un gran impacto en mí y en mi carrera.

He terminado toda la enciclopedia en las mismas vacaciones de verano de este año, y luego comencé a ver cómo funciona el universo y cómo aplicar ese conocimiento a los problemas cotidianos.

Mi pasión por la tecnología comenzó hace más de 30 años y aún así el viaje continúa.

Este libro es parte de La Enciclopedia de Tecnologías Emergentes, que es mi intento de dar a los lectores la misma experiencia increíble que tuve cuando estaba en la escuela secundaria, pero en lugar de las tecnologías del siglo 20, estoy más interesado en las tecnologías emergentes del siglo 21, las aplicaciones y las soluciones de la industria.

La Enciclopedia de Tecnologías Emergentes constará de 365 libros, cada libro se centrará en una sola tecnología emergente. Puede leer la lista de tecnologías emergentes y su categorización por industria en la parte de Próximamente, al final del libro.

365 libros para dar a los lectores la oportunidad de aumentar su conocimiento sobre una sola tecnología emergente todos los días en el transcurso de un período de un año.

Introducción

¿Cómo escribí este libro?

En cada libro de La Enciclopedia de las Tecnologías Emergentes, estoy tratando de obtener información de búsqueda instantánea y cruda, directamente de las mentes de las personas, tratando de responder a sus preguntas sobre la tecnología emergente.

Hay 3 mil millones de búsquedas en Google todos los días, y el 20% de ellas nunca se han visto antes. Son como una línea directa a los pensamientos de la gente.

A veces eso es '¿Cómo elimino el atasco de papel?'. Otras veces, son los miedos desgarradores y los anhelos secretos que solo se atreverían a compartir con Google.

En mi búsqueda por descubrir una mina de oro sin explotar de ideas de contenido sobre Fotosíntesis artificial, utilizo muchas herramientas para escuchar los datos de autocompletar de motores de búsqueda como Google, luego rápidamente saco cada frase y pregunta útil, la gente pregunta sobre la palabra clave Fotosíntesis artificial.

Es una mina de oro de conocimiento de las personas, que puedo usar para crear contenido, productos y servicios frescos y ultra útiles. La gente amable, como tú, realmente quiere.

Las búsquedas de personas son el conjunto de datos más importante jamás recopilado sobre la psique humana. Por lo tanto, este libro es un producto vivo, y constantemente actualizado por más y más respuestas para nuevas preguntas sobre Fotosíntesis artificial, hechas por personas, como usted y yo, que se preguntan sobre esta nueva tecnología emergente y les gustaría saber más sobre ella.

El enfoque para escribir este libro es obtener un nivel más profundo de comprensión de cómo las personas buscan en torno a la fotosíntesis artificial, revelando preguntas y consultas que no necesariamente pensaría en la parte superior de mi cabeza, y respondiendo estas preguntas en palabras súper fáciles y digeribles, y navegar por el libro de una manera directa.

Entonces, cuando se trata de escribir este libro, me he asegurado de que sea lo más optimizado y específico posible. El propósito de este libro es ayudar a las personas a comprender mejor y aumentar su conocimiento sobre la Fotosíntesis Artificial. Estoy tratando de responder a las preguntas de la gente lo más cerca posible y mostrando mucho más.

Es una manera fantástica y hermosa de explorar preguntas y problemas que tienen las personas y responderlos directamente, y agregar perspicacia, validación y creatividad al contenido del libro, incluso lanzamientos y propuestas. El libro descubre áreas ricas, menos concurridas y, a veces, sorprendentes de demanda de investigación que de otro modo no alcanzaría. No hay duda de que, se espera que aumente el conocimiento de las mentes de los lectores potenciales, después de leer el libro utilizando este enfoque.

He aplicado un enfoque único para hacer que el contenido de este libro sea siempre fresco. Este enfoque depende de escuchar las mentes de las personas, mediante el uso de las herramientas de escucha de búsqueda. Este enfoque me ayudó a:

Conozca a los lectores exactamente donde están, para que pueda crear contenido relevante que toque la fibra sensible y genere una mayor comprensión del tema.

Mantén mi dedo firmemente en el pulso, para que pueda obtener actualizaciones cuando la gente hable sobre esta tecnología emergente de nuevas maneras y monitorear las tendencias a lo largo del tiempo.

Descubra tesoros ocultos de preguntas que necesitan respuestas sobre la tecnología emergente para descubrir ideas inesperadas y nichos ocultos que aumentan la relevancia del contenido y le dan una ventaja ganadora.

El bloque de construcción para escribir este libro incluye lo siguiente:

(1) He dejado de perder el tiempo en ideas viscerales y conjeturas sobre el contenido deseado por los lectores, llené el contenido del libro con lo que la gente necesita y dije adiós a las infinitas ideas de contenido basadas en especulaciones.

(2) He tomado decisiones sólidas, y he tomado menos riesgos, para obtener asientos de primera fila para lo que la gente quiere leer y quiere saber, en tiempo real, y usar los datos de búsqueda para tomar decisiones audaces, sobre qué temas incluir y qué temas excluir.

(3) He simplificado mi producción de contenido para identificar ideas de contenido sin tener que examinar manualmente las opiniones individuales para ahorrar días e incluso semanas de tiempo.

Es maravilloso ayudar a las personas a aumentar su conocimiento de una manera directa simplemente respondiendo a sus preguntas.

Creo que el enfoque de escribir este libro es único, ya que recopila y rastrea las preguntas importantes que hacen los lectores en los motores de búsqueda.

Reconocimientos

Escribir un libro es más difícil de lo que pensaba y más gratificante de lo que podría haber imaginado. Nada de esto hubiera sido posible sin el trabajo realizado por prestigiosos investigadores, y me gustaría reconocer sus esfuerzos para aumentar el conocimiento del público sobre esta tecnología emergente.

Dedicación

Para los iluminados, los que ven las cosas de manera diferente y quieren que el mundo sea mejor, no les gusta el status quo o el estado existente. Puedes estar demasiado en desacuerdo con ellos, y puedes discutir con ellos aún más, pero no puedes ignorarlos, y no puedes subestimarlos, porque siempre cambian las cosas ... Empujan a la raza humana hacia adelante, y mientras algunos pueden verlos como locos o aficionados, otros ven genios e innovadores, porque los que están lo suficientemente iluminados como para pensar que pueden cambiar el mundo, son los que lo hacen, y llevan a la gente a la iluminación.

Epígrafe

La fotosíntesis sintética es un proceso químico que replica el proceso natural de la fotosíntesis al transformar la luz solar, el agua y el dióxido de carbono en carbohidratos y oxígeno. Este proceso también se conoce como fotosíntesis artificial. El proceso de atrapar y almacenar la energía de la luz solar en los enlaces químicos de un combustible generalmente se conoce como fotosíntesis artificial, y la palabra generalmente se usa indistintamente con la frase. La división fotocatalítica del agua, a menudo conocida como fotosíntesis artificial, es el proceso de convertir el agua en hidrógeno y oxígeno mediante el uso de la luz. Otro enfoque que se ha investigado para duplicar el proceso natural de fijación de carbono se llama reducción de dióxido de carbono impulsada por la luz.

Tabla de contenidos

Derechos de autor

Sobresueldo

Prefacio

Introducción

Reconocimientos

Dedicación

Epígrafe

Tabla de contenidos

Capítulo 1: Fotosíntesis artificial

Capítulo 2: Hidrógeno

Capítulo 3: Fotohidrógeno

Capítulo 4: Célula fotoelectroquímica

Capítulo 5: División del agua

Capítulo 6: Fotocatálisis

Capítulo 7: Hidrogenasa

Capítulo 8: Química solar

Capítulo 9: Metabolismo microbiano

Capítulo 10: Producción de hidrógeno

Capítulo 11: Biohidrógeno

Capítulo 12: Evolución del oxígeno

Capítulo 13: El dioxígeno en las reacciones biológicas

Capítulo 14: Pila de biocombustible enzimática

Capítulo 15: Daniel G. Nocera

Capítulo 16: División fotocatalítica del agua

Capítulo 17: Craig L. Hill

Capítulo 18: Combustible solar

Capítulo 19: Fotogeoquímica

Capítulo 20: Catálisis de oxidación del agua

Capítulo 21: Hoja biónica

Epílogo

Sobre el autor

Próximamente

Apéndices: Tecnologías emergentes en cada industria

Capítulo 1: Fotosíntesis artificial

La fotosíntesis sintética es un proceso químico que replica el proceso natural de la fotosíntesis al transformar la luz solar, el agua y el dióxido de carbono en carbohidratos y oxígeno. Este proceso también se conoce como fotosíntesis artificial. El proceso de atrapar y almacenar la energía de la luz solar en los enlaces químicos de un combustible a menudo se conoce como fotosíntesis artificial, y la frase generalmente se usa para aplicarse a cualquier sistema de este tipo (un combustible solar). La división fotocatalítica del agua, a menudo conocida como fotosíntesis artificial, es el proceso de convertir el agua en hidrógeno y oxígeno mediante el uso de la luz. Otra técnica que se está investigando que es similar a la fijación natural de carbono se llama reducción de dióxido de carbono impulsada por la luz.

El diseño y montaje de dispositivos para la producción directa de combustibles solares, la fotoelectroquímica y su aplicación en pilas de combustible, y la ingeniería de enzimas y microorganismos fotoautótrofos para la producción de biocombustibles microbianos y biohidrógeno a partir de la luz solar son ejemplos de los tipos de investigación que caen bajo el ámbito de este campo.

La oxidación y la reducción son dos medias reacciones que pueden separarse de la reacción fotosintética. Ambas reacciones son necesarias para la producción de combustible. Durante el proceso de fotosíntesis, las moléculas de agua son oxidadas por la luz, lo que resulta en la liberación de oxígeno y protones. El ciclo de Calvin-Benson es el nombre dado al proceso independiente de la luz que tiene lugar durante la segunda fase de la fotosíntesis en las plantas. Esta reacción transforma el dióxido de carbono en glucosa (combustible). Los fotocatalizadores que son capaces de realizar ambos procesos ahora están siendo desarrollados por investigadores que trabajan en la fotosíntesis artificial. Además, los protones que se crean como un subproducto de la división del agua pueden ser utilizados en la generación de hidrógeno. Estos catalizadores deben ser capaces de responder rápidamente y absorber una proporción significativa de los fotones solares que inciden sobre ellos.

La energía fotovoltaica, por otro lado, puede obtener su energía directamente del sol, La ineficiencia de producir combustible a partir de energía solar (proceso indirecto) y el hecho de que la luz solar no es constante durante todo el día son dos factores que imponen una restricción en el uso de esta tecnología.

La creación de biocombustibles es un uso de la fotosíntesis natural que puede considerarse, es una forma indirecta de decir que no es muy eficiente para convertir un tipo de energía en otro (debido al hecho de que la fotosíntesis en sí misma no es muy buena para convertir la luz solar en biomasa), el gasto incurrido para la recolección y envío del combustible,  así como tensiones como resultado de la creciente necesidad de masa de tierra para la producción agrícola.

La producción de un combustible a partir de la luz solar que pueda almacenarse y utilizarse fácilmente durante períodos de tiempo en que la luz solar no es accesible es el objetivo de la fotosíntesis artificial, mediante el uso de procesos directos, es decir, para hacer un combustible solar.

Como resultado de la invención de catalizadores que son capaces de recrear los componentes esenciales de la fotosíntesis, al final, las únicas fuentes que se requerirían para la creación de energía limpia serían el agua y la luz solar.

Solo se produciría oxígeno como subproducto, además, la creación de combustible solar podría algún día ser menos costosa que la producción de gasolina.

Además de esto, se anticipa que será uno de los métodos más, si no el más importante, que son eficientes y efectivos para extraer hidrógeno del agua.

Una de las tecnologías más prometedoras ahora en proceso de desarrollo es una que convertirá la energía solar en hidrógeno a través de un proceso llamado división del agua que será ayudado por catalizadores fotosemiconductores.

Mediante el uso de esta técnica, existe la posibilidad de producir enormes cantidades de hidrógeno de una manera que es amable con el medio ambiente.

La conversión de la energía solar en un combustible limpio (H2) en condiciones ambientales es uno de los mayores desafíos a los que se enfrentan los científicos en el siglo XXI.

Los sistemas homogéneos son aquellos en los que los catalizadores no están segregados;