Høst af en elektrisk strøm fra biologiske fotosyntetiske systemer opnås typisk ved nedsænkning af systemet i en elektrolytopløsning. Nu har forskere fra Technion-Israel Institute of Technology har for første gang brugt en sukkulent plante til at skabe en levende "bio-solcelle", der kører på fotosyntese.
Alle levende cellers naturlige, biologiske processer – fra bakterier og svampe til planter og dyr – involverer bevægelse af elektroner. Cellerne kan dog producere ekstern elektricitet, forudsat at der er elektroder til stede. Forskere brugte bakterier til at lave brændstofceller tidligere, men mikroberne krævede kontinuerlig fodring. I stedet har forskere, inklusive Noam Adirs team, vendt sig til fotosyntese for at generere strøm.
Lys driver en strøm af vands elektroner under denne proces, som til sidst producerer ilt og sukker. Ligesom en solcelle betyder dette, at levende fotosyntetiske celler kontinuerligt har en elektronstrøm, der kan trækkes væk som en "fotostrøm" og bruges til at drive et eksternt kredsløb.
Nogle planter har tykke neglebånd for at bevare vand og næringsstoffer inde i deres blade, såsom sukkulenter, der findes i tørre områder. Som elektrolytopløsningen af en elektrokemisk celle havde Yaniv Shlosberg, Gadi Schuster og Adir til hensigt for første gang at undersøge, om fotosyntese i sukkulenter kan producere energi til levende solceller.
Ved at bruge den saftige Corpuscularia lehmannii, ofte kendt som "isplanten", producerede forskerne en levende solcelle. De testede en af plantens blade ved at indsætte en jernanode og platinkatode, og de opdagede, at den havde en spænding på 0.28V. Den kunne producere strøm i mere end en dag, når den er tilsluttet et kredsløb og opnå fotostrømtætheder på op til 20 A/cm2.
Selvom disse tal er lavere end en alm alkalisk batteri, de gælder kun for et blad. Ifølge tidligere undersøgelser af analoge organiske enheder kan talrige blade forbundet i serie hæve spændingen. Holdet skabte bevidst den levende solcelle, så protoner i de indre blade kan opløsningen kombineres ved katoden for at lave brintgas, som derefter kunne opsamles og bruges til andre formål. Ifølge forskerne, deres tilgang kunne hjælpe med at udvikle bæredygtige grønne energiløsninger med mange formål i fremtiden.
Journal Reference:
- Yaniv Shlosberg, Gadi Schuster og Noam Adir. Selvlukket bio-fotoelektrokemisk celle i sukkulente planter. ACS anvendt materiale og grænseflader. DOI: 10.1021/acsami.2c15123
