Å høste en elektrisk strøm fra biologiske fotosyntetiske systemer oppnås vanligvis ved nedsenking av systemet i en elektrolyttløsning. Nå har forskere fra Technion-Israel Institute of Technology har for første gang brukt en sukkulent plante for å lage en levende «bio-solcelle» som går på fotosyntese.
Alle levende cellers naturlige, biologiske prosesser – fra bakterier og sopp til planter og dyr – involverer bevegelse av elektroner. Imidlertid kan cellene produsere ekstern elektrisitet, forutsatt at elektroder er tilstede. Forskere brukte bakterier til å lage brenselsceller tidligere, men mikrobene krevde kontinuerlig fôring. I stedet har forskere, inkludert Noam Adirs team, vendt seg til fotosyntese for å generere strøm.
Lys driver en strøm av vannets elektroner under denne prosessen, som til slutt produserer oksygen og sukker. Som en solcelle innebærer dette at levende fotosyntetiske celler kontinuerlig har en elektronstrøm som kan trekkes bort som en "fotostrøm" og brukes til å drive en ekstern krets.
Noen planter har tykke neglebånd for å bevare vann og næringsstoffer inne i bladene, for eksempel sukkulenter som finnes i tørre områder. Som elektrolyttløsningen til en elektrokjemisk celle hadde Yaniv Shlosberg, Gadi Schuster og Adir til hensikt å utforske for første gang om fotosyntese i sukkulenter kan produsere energi til levende solceller.
Ved å bruke den saftige Corpuscularia lehmannii, ofte kjent som "isplanten", produserte forskerne en levende solcelle. De testet en av plantens blader ved å sette inn en jernanode og platinakatode, og de oppdaget at den hadde en spenning på 0.28V. Den kan produsere strøm i mer enn en dag når den er koblet til en krets og oppnå fotostrømtettheter på opptil 20 A/cm2.
Selv om disse tallene er lavere enn en vanlig alkalisk batteri, de gjelder bare ett blad. I følge tidligere undersøkelser på analoge organiske enheter, kan mange seriekoblede blader øke spenningen. Teamet skapte bevisst den levende solcellen slik at protoner i det indre bladløsningen kan kombineres ved katoden for å lage hydrogengass, som deretter kan samles opp og brukes til andre formål. Ifølge forskerne, deres tilnærming kan bidra til å utvikle flerbruks, bærekraftige grønne energiløsninger i fremtiden.
Tidsreferanse:
- Yaniv Shlosberg, Gadi Schuster og Noam Adir. Selvlukket bio-fotoelektrokjemisk celle i sukkulente planter. ACS-anvendte materialer og grensesnitt. GJØR JEG: 10.1021/acsami.2c15123
