โดยทั่วไปแล้วการเก็บเกี่ยวกระแสไฟฟ้าจากระบบสังเคราะห์แสงทางชีวภาพสามารถทำได้โดยการจุ่มระบบลงในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ ขณะนี้นักวิจัยจาก สถาบันเทคโนโลยีเทคเนียน-อิสราเอล เป็นครั้งแรกที่ใช้พืชอวบน้ำเพื่อสร้าง “เซลล์แสงอาทิตย์ชีวภาพ” ที่มีชีวิตซึ่งทำงานด้วยการสังเคราะห์ด้วยแสง
กระบวนการทางชีววิทยาตามธรรมชาติของเซลล์ที่มีชีวิตทั้งหมด ตั้งแต่แบคทีเรียและเชื้อราไปจนถึงพืชและสัตว์ เกี่ยวข้องกับ การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน. อย่างไรก็ตาม เซลล์สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าจากภายนอกได้หากมีขั้วไฟฟ้าอยู่ นักวิจัยใช้แบคทีเรียในการทำ เซลล์เชื้อเพลิง ในอดีตแต่จุลินทรีย์ยังต้องการอาหารอย่างต่อเนื่อง ในทางกลับกัน นักวิทยาศาสตร์ รวมทั้งทีมงานของโนม อาดีร์ กลับหันมาใช้การสังเคราะห์แสงเพื่อสร้างกระแสไฟฟ้า
แสงจะขับเคลื่อนการไหลของอิเล็กตรอนของน้ำในระหว่างกระบวนการนี้ ซึ่งในที่สุดก็จะผลิตออกซิเจนและน้ำตาล เช่นเดียวกับเซลล์แสงอาทิตย์ นี่หมายความว่าเซลล์สังเคราะห์แสงที่มีชีวิตมีการไหลของอิเล็กตรอนอย่างต่อเนื่องซึ่งสามารถดึงออกไปเป็น "โฟโตปัจจุบัน" และนำไปใช้จ่ายพลังงานให้กับวงจรภายนอก
พืชบางชนิดมีหนังกำพร้าหนาเพื่อกักเก็บน้ำและสารอาหารไว้ในใบ เช่น พืชอวบน้ำที่พบในพื้นที่แห้งแล้ง เนื่องจากสารละลายอิเล็กโทรไลต์ของเซลล์ไฟฟ้าเคมี Yaniv Shlosberg, Gadi Schuster และ Adir ตั้งใจที่จะสำรวจเป็นครั้งแรกว่า การสังเคราะห์แสง ในพืชอวบน้ำอาจผลิตพลังงานให้กับเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีชีวิต
นักวิจัยได้ใช้เซลล์สุริยะที่มีชีวิตโดยใช้ Corp Muscleia lehmannii หรือที่รู้จักกันในชื่อ "โรงงานน้ำแข็ง" พวกเขาทดสอบใบของพืชใบหนึ่งโดยการใส่ขั้วบวกเหล็กและแคโทดแพลตตินัม และค้นพบว่ามีแรงดันไฟฟ้า 0.28V สามารถผลิตกระแสได้นานกว่าหนึ่งวันเมื่อต่อเข้ากับวงจรและมีความหนาแน่นของกระแสโฟโตปัจจุบันสูงถึง 20 A/cm2
แม้ว่าตัวเลขเหล่านี้จะต่ำกว่าตัวเลขปกติก็ตาม แบตเตอรี่อัลคาไลน์ใช้กับใบไม้เพียงใบเดียวเท่านั้น ตามการตรวจสอบก่อนหน้านี้เกี่ยวกับอุปกรณ์อินทรีย์แบบอะนาล็อก ใบไม้จำนวนมากที่เชื่อมต่อกันเป็นอนุกรมอาจทำให้แรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น ทีมงานจงใจสร้างโซลาร์เซลล์ที่มีชีวิตขึ้นมาเช่นนั้น โปรตอน ในสารละลายลีฟภายในอาจรวมตัวกันที่แคโทดทำให้เกิดก๊าซไฮโดรเจน ซึ่งสามารถรวบรวมและนำไปใช้เพื่อวัตถุประสงค์อื่นได้ ตามที่นักวิจัยกล่าวว่า แนวทางของพวกเขา สามารถช่วยพัฒนาโซลูชั่นพลังงานสีเขียวอเนกประสงค์และยั่งยืนได้ในอนาคต
การอ้างอิงวารสาร:
- ยานิฟ ชลอสเบิร์ก, กาดี ชูสเตอร์ และโนม อาดีร์ เซลล์ชีวภาพโฟโตอิเล็กโทรเคมีแบบปิดในตัวในพืชอวบน้ำ ACS Applied Materials & Interfaces. ดอย: 10.1021/acsami.2c15123
