Une nouvelle façon de récolter l'électricité de la photosynthèse naturelle des plantes succulentes

La récolte d'un courant électrique à partir de systèmes photosynthétiques biologiques est généralement réalisée par immersion du système dans une solution électrolytique. Désormais, des chercheurs de Technion-Institut de technologie d'Israël ont, pour la première fois, utilisé une plante succulente pour créer une « cellule bio-solaire » vivante qui fonctionne grâce à la photosynthèse.

Les processus biologiques naturels de toutes les cellules vivantes, depuis les bactéries et champignons jusqu'aux plantes et animaux, impliquent le mouvement des électrons. Cependant, les cellules peuvent produire de l’électricité externe, à condition que des électrodes soient présentes. Les chercheurs ont utilisé des bactéries pour fabriquer réservoirs de carburant dans le passé, mais les microbes nécessitaient une alimentation continue. Au lieu de cela, les scientifiques, dont l’équipe de Noam Adir, se sont tournés vers la photosynthèse pour générer du courant.

La lumière entraîne un flux d'électrons dans l'eau au cours de ce processus, qui produit finalement de l'oxygène et du sucre. Comme une cellule solaire, cela implique que les cellules photosynthétiques vivantes disposent en permanence d’un flux d’électrons qui peut être extrait sous forme de « photocourant » et utilisé pour alimenter un circuit externe.

Certaines plantes ont des cuticules épaisses pour préserver l’eau et les nutriments à l’intérieur de leurs feuilles, comme les plantes succulentes que l’on trouve dans les zones arides. En tant que solution électrolytique d'une cellule électrochimique, Yaniv Shlosberg, Gadi Schuster et Adir avaient l'intention d'explorer pour la première fois si la photosynthèse dans les plantes succulentes pourrait produire de l’énergie pour les cellules solaires vivantes.

En utilisant la succulente Corpuscularia lehmannii, souvent connue sous le nom de « plante à glace », les chercheurs ont produit une cellule solaire vivante. Ils ont testé l'une des feuilles de la plante en insérant une anode de fer et une cathode de platine, et ont découvert qu'elle avait une tension de 0.28 V. Il pourrait produire du courant pendant plus d’une journée lorsqu’il est connecté à un circuit et atteindre des densités de photocourant allant jusqu’à 20 A/cm2.

Même si ces chiffres sont inférieurs à ceux d'une moyenne pile alcaline, ils ne s'appliquent qu'à une seule feuille. Selon des recherches antérieures sur des dispositifs organiques analogues, de nombreuses feuilles connectées en série peuvent augmenter la tension. L'équipe a délibérément créé la cellule solaire active afin que protons dans la solution interne des feuilles peut se combiner à la cathode pour produire de l'hydrogène gazeux, qui pourrait ensuite être collecté et utilisé à d'autres fins. Selon les chercheurs, leur approche pourrait aider à développer des solutions d’énergie verte polyvalentes et durables à l’avenir.

Journal de référence:

1. Yaniv Shlosberg, Gadi Schuster et Noam Adir. Cellule bio-photoélectrochimique auto-fermée dans les plantes succulentes. Matériaux appliqués et interfaces ACS. EST CE QUE JE: 10.1021/acsami.2c15123