A biológiai fotoszintetikus rendszerek elektromos áramának kinyerését általában úgy érik el, hogy a rendszert elektrolitoldatba merítik. Most a kutatók Technion-Israel Institute Of Technology most először használtak zamatos növényt egy élő „bio-napelem” létrehozására, amely fotoszintézisen működik.
Minden élő sejt természetes, biológiai folyamatai – a baktériumoktól és gombáktól a növényekig és állatokig – magukban foglalják a elektronok mozgása. A cellák azonban képesek külső áramot termelni, feltéve, hogy elektródák vannak jelen. A kutatók baktériumokat használtak az előállításához üzemanyagcellák a múltban, de a mikrobák folyamatos táplálkozást igényeltek. Ehelyett a tudósok, köztük Noam Adir csapata, a fotoszintézis felé fordultak az áram generálására.
A fény a folyamat során a víz elektronjainak áramlását hajtja végre, amely végül oxigént és cukrot termel. A napelemhez hasonlóan ez azt jelenti, hogy az élő fotoszintetikus cellákban folyamatosan van egy elektronáramlás, amely „fotoáramként” elvezethető, és külső áramkör táplálására használható.
Egyes növények vastag kutikulákkal rendelkeznek, hogy megőrizzék a vizet és a tápanyagokat a leveleikben, például a száraz területeken található pozsgások. Egy elektrokémiai cella elektrolit oldataként Yaniv Shlosberg, Gadi Schuster és Adir először azt tervezték, hogy fotoszintézis pozsgás növényekben energiát termelhetnek az élő napelemek számára.
A Corpuscularia lehmannii zamatos, gyakran „jégnövényként” ismert növény felhasználásával a kutatók élő napelemet állítottak elő. Megvizsgálták az egyik növény levelét vasanód és platina katód behelyezésével, és felfedezték, hogy annak 0.28 V feszültsége van. Egy áramkörhöz csatlakoztatva több mint egy napig képes áramot termelni, és akár 20 A/cm2 fotoáram-sűrűséget is elérhet.
Még akkor is, ha ezek a számok alacsonyabbak, mint egy átlagos alkáli elem, csak egy levélre vonatkoznak. Az analóg szerves eszközökön végzett korábbi vizsgálatok szerint számos sorba kapcsolt lap emelheti a feszültséget. A csapat szándékosan hozta létre az élő napelemet, hogy protonok A belső levélben lévő oldat a katódon egyesülve hidrogéngázt képezhet, amelyet azután össze lehet gyűjteni és más célokra felhasználni. A kutatók szerint megközelítésük segíthet a többcélú, fenntartható zöldenergia-megoldások kidolgozásában a jövőben.
Journal Reference:
- Yaniv Shlosberg, Gadi Schuster és Noam Adir. Önzárt bio-fotoelektrokémiai cella pozsgás növényekben. ACS alkalmazott anyagok és interfészek. DOI: 10.1021/acsami.2c15123
