برداشت جریان الکتریکی از سیستم های فتوسنتزی بیولوژیکی معمولاً با غوطه وری سیستم در محلول الکترولیت به دست می آید. در حال حاضر، محققان از Technion - موسسه فناوری اسرائیل برای اولین بار از یک گیاه آبدار برای ایجاد یک "سلول خورشیدی زیستی" زنده که بر اساس فتوسنتز کار می کند، استفاده کردند.
تمام فرآیندهای طبیعی و بیولوژیکی سلول های زنده - از باکتری ها و قارچ ها گرفته تا گیاهان و حیوانات - شامل حرکت الکترون ها. با این حال، سلول ها می توانند الکتریسیته خارجی تولید کنند، به شرطی که الکترودها وجود داشته باشند. محققان از باکتری برای ساختن استفاده کردند سلول های سوختی در گذشته، اما میکروب ها نیاز به تغذیه مداوم داشتند. در عوض، دانشمندان، از جمله تیم نوام آدیر، برای تولید جریان به فتوسنتز روی آورده‌اند.
نور جریانی از الکترون‌های آب را در طول این فرآیند هدایت می‌کند که در نهایت اکسیژن و قند تولید می‌کند. مانند یک سلول خورشیدی، این نشان می دهد که سلول های فتوسنتزی زنده به طور مداوم دارای یک جریان الکترونی هستند که می تواند به عنوان یک "جریان عکس" کشیده شود و برای تامین انرژی یک مدار خارجی مورد استفاده قرار گیرد.
برخی از گیاهان دارای کوتیکول های ضخیم برای حفظ آب و مواد مغذی در داخل برگ های خود هستند، مانند ساکولنت های موجود در مناطق خشک. به عنوان محلول الکترولیت یک سلول الکتروشیمیایی، Yaniv Shlosberg، Gadi Schuster و Adir قصد داشتند برای اولین بار بررسی کنند که اگر فتوسنتز در ساکولنت ها ممکن است برای سلول های خورشیدی زنده انرژی تولید کند.
محققان با استفاده از آبدار Corpuscularia lehmannii که اغلب به عنوان "گیاه یخی" شناخته می شود، یک سلول خورشیدی زنده تولید کردند. آنها یکی از برگ های گیاه را با قرار دادن یک آند آهن و کاتد پلاتین آزمایش کردند و متوجه شدند که ولتاژ آن 0.28 ولت است. وقتی به مدار متصل می‌شود، می‌تواند جریانی را برای بیش از یک روز تولید کند و به چگالی جریان نوری تا 20 A/cm2 برسد.
حتی اگر این ارقام کمتر از ارقام معمولی باشد باتری آلکالاین، آنها فقط برای یک برگ اعمال می شوند. با توجه به تحقیقات قبلی روی دستگاه های آلی مشابه، تعداد زیادی برگ که به صورت سری به هم متصل شده اند ممکن است ولتاژ را افزایش دهند. این تیم عمدا سلول خورشیدی زنده را ایجاد کرد تا پروتون ها در محلول برگ داخلی ممکن است در کاتد ترکیب شود و گاز هیدروژن بسازد، که سپس می تواند جمع آوری شود و برای اهداف دیگر استفاده شود. به گفته محققان، رویکرد آنها می تواند به توسعه راه حل های چند منظوره و پایدار انرژی سبز در آینده کمک کند.
مرجع مجله:
- یانیو شلسبرگ، گادی شوستر و نوام آدیر. سلول زیستی فوتوالکتروشیمیایی خود محصور در گیاهان ساکولنت. ACS کاربردی مواد و رابطبه DOI: 10.1021/acsami.2c15123
