Хотя растения могут служить источником пищи, кислорода и декора, они не часто считаются хорошим источником электричества. Но, собирая электроны, естественным образом транспортируемые в клетках растений, ученые могут генерировать электричество как часть «зеленой» биологической солнечной батареи.
Теперь исследователи, сообщающие в ACS Applied Materials & Interfaces , впервые использовали суккулент для создания живой «биосолнечной ячейки», работающей на фотосинтезе.
Во всех живых клетках , от бактерий и грибов до растений и животных, электроны передвигаются как часть естественных биохимических процессов. Но если электроды присутствуют, клетки действительно могут генерировать электричество, которое можно использовать извне. Предыдущие исследователи таким образом создавали топливные элементы с бактериями, но микробов нужно было постоянно подпитывать. Вместо этого ученые, в том числе команда Ноама Адира, обратились к фотосинтезу для получения тока.
Во время этого процесса свет приводит в действие поток электронов из воды, что в конечном итоге приводит к образованию кислорода и сахара. Это означает, что живые фотосинтезирующие клетки постоянно производят поток электронов , который можно отобрать в виде «фототока» и использовать для питания внешней цепи, как солнечный элемент.
У некоторых растений, таких как суккуленты, произрастающие в засушливой среде, есть толстая кутикула, которая удерживает воду и питательные вещества в своих листьях. Янив Шлосберг, Гади Шустер и Адир впервые хотели проверить, может ли фотосинтез в суккулентах создавать энергию для живых солнечных элементов, используя их внутреннюю воду и питательные вещества в качестве электролитного раствора электрохимического элемента.
Исследователи создали живой солнечный элемент, используя суккулент Corpuscularia lehmannii, также называемый «ледяным растением». Они вставили железный анод и платиновый катод в один из листьев растения и обнаружили, что его напряжение составляет 0,28 В. При включении в цепь он создавал плотность фототока до 20 мкА/см 2 при воздействии света и мог продолжать производить ток более суток.
Хотя эти цифры меньше, чем у традиционной щелочной батареи, они относятся только к одному листу. Предыдущие исследования подобных органических устройств показывают, что последовательное соединение нескольких лепестков может увеличить напряжение.
Команда специально разработала живой солнечный элемент таким образом, чтобы протоны в растворе внутреннего листа могли объединяться с образованием газообразного водорода на катоде, и этот водород можно было бы собирать и использовать в других целях. Исследователи говорят, что их метод может позволить разработать будущие устойчивые, многофункциональные технологии экологически чистой энергии.
Теги: растения, энергия
