생물학적 광합성 시스템에서 전류를 수확하는 것은 일반적으로 시스템을 전해질 용액에 담그는 방식으로 이루어집니다. 이제 연구진은 Technion-이스라엘 공과 대학 처음으로 다육 식물을 사용하여 광합성으로 작동하는 살아있는 "바이오 태양 전지"를 만들었습니다.
박테리아와 곰팡이에서 식물과 동물에 이르기까지 모든 살아있는 세포의 자연적, 생물학적 과정에는 전자의 움직임. 그러나 전극이 있으면 세포는 외부 전기를 생산할 수 있습니다. 연구자들은 박테리아를 사용하여 연료 전지들 과거에는 미생물에게 지속적인 먹이가 필요했습니다. 대신 Noam Adir 팀을 포함한 과학자들은 전류를 생성하기 위해 광합성으로 전환했습니다.
빛은 이 과정에서 물의 전자 흐름을 유도하여 결국 산소와 설탕을 생성합니다. 태양전지와 마찬가지로 이는 살아있는 광합성 세포가 "광전류"로 빠져나가 외부 회로에 전력을 공급하는 데 사용될 수 있는 전자 흐름을 지속적으로 가지고 있음을 의미합니다.
일부 식물은 건조한 지역에서 발견되는 다육식물과 같이 잎 내부에 물과 영양분을 보존하기 위해 두꺼운 큐티클을 가지고 있습니다. 전기화학 전지의 전해질 용액으로서 Yaniv Shlosberg, Gadi Schuster 및 Adir은 다음과 같은 경우를 처음으로 탐구하려고 했습니다. 광합성 다육식물에서는 살아있는 태양전지를 위한 에너지를 생산할 수 있습니다.
연구자들은 종종 "얼음 식물"로 알려진 다육성 Corpuscularia lehmannii를 사용하여 살아있는 태양 전지를 생산했습니다. 그들은 철 양극과 백금 음극을 삽입하여 식물의 잎 중 하나를 테스트한 결과 0.28V의 전압이 있음을 발견했습니다. 회로에 부착하면 하루 이상 전류를 생산할 수 있으며 최대 20A/cm2의 광전류 밀도를 달성할 수 있습니다.
비록 이 수치는 일반 수치보다 낮지만 알카라인 배터리, 하나의 리프에만 적용됩니다. 유사한 유기 장치에 대한 초기 조사에 따르면 직렬로 연결된 수많은 잎이 전압을 높일 수 있습니다. 팀은 의도적으로 살아있는 태양 전지를 만들었습니다. 양성자 내부 잎 용액의 음극에서 결합하여 수소 가스를 생성할 수 있으며, 이는 수집되어 다른 목적으로 사용될 수 있습니다. 연구자들에 따르면, 그들의 접근 방식 미래에 다목적이고 지속 가능한 녹색 에너지 솔루션을 개발하는 데 도움이 될 수 있습니다.
저널 참조 :
- Yaniv Shlosberg, Gadi Schuster 및 Noam Adir. 다육 식물의 자체 밀폐형 생체 광전기 화학 전지. ACS 응용 재료 및 인터페이스. DOI : 10.1021/acsami.2c15123
