Регистрация Войти
Вход на сайт

Ученые приблизились к созданию «естественной электростанции»

22 декабря 2013 12:00

Ученые приблизились к созданию «естественной электростанции»Ученые из Рурского университета в Бохуме, Германия, создали солнечные ячейки, на основе биологического сырья. Каждая такая ячейка способна генерировать несколько нановатт электрического тока на квадратный сантиметр. Предложенный учеными новый подход позволяет избегать повреждения фотосинтезирующих клеток, то есть той проблемы, которая до этого момента стояла на пути создания так называемой «естественной электростанции».

Несмотря на то, что технология по-прежнему остается на ранней стадии своей разработки, солнечные ячейки на основе биологических материалов могут в будущем предложить несколько серьезных преимуществ над обычными фотоэлектрическими системами. Среди этих преимуществ стоит в первую очередь выделить повышенную эффективность и факт того, что подобные солнечные ячейки не основываются на кремнии и других дорогостоящих материалах, применяемых при производстве стандартных солнечных ячеек. Правда, у новой технологии есть и свои недостатки. Системы на базе биологических материалов пока недостаточно прочные и производят заметно меньший объем полезной электроэнергии.

Прошлые попытки основания процесса выработки электричества на базе фотосинтеза опирались на один из шагов так называемой «Z-схемы», представляющей из себя процесс фоторедукции, в рамках которой энергия света конвертируется в химическую энергию за два этапа, или в рамках двух фотосистем (ФС I и ФС II). Когда растение, водоросль или цианобактерия поглощает фотон света, то происходит более сильное возбуждение электрона внутри фотосистемы II, который достигает более высокого энергетического уровня. После этого нестабильный электрон проходит ряд окислительно-восстановительных реакций внутри серии транспортных цепей электронов и после чего попадает в фотосистему I.

Так вот, ученым из Рурского университета в Бохуме под руководством профессора Вольфганга Шумана и профессора Матиаса Рогнера удалось интегрировать обе фотосистемы в фотовольтаническую ячейку. Вместо захвата электронов в рамках ФС I и ФС II первой стадии фотосинтеза, как предлагали предыдущие подходы, они использовали разделение заряда между двумя фотосистемами и таким образом создали анод и диод, которые при нахождении в специальном окислительно-восстановительном гидрогеле при воздействии света способны генерировать электрический ток.

Для получения результата ученые изолировали две фотосистемы в термофильной цианобактерии, обитающей в некоторых горячих источниках. Свой выбор в пользу этой бактерии ученые сделали потому, что их поразила возможность бактерии существовать в экстремально сложных условиях, а следовательно и их фотосистемы являются очень стабильными. Найденную бактерию поместили в окислительно-восстановительный гидрогель с разными потенциалами. В результате получилось так, что система начала генерировать электричество, вместо того, чтобы просто перерабатывать углекислый газ в кислород.

Новый подход ученых позволяет также обойти проблему, с которой столкнулись, например, ученые из Университета Джорджии и Университета Стэнфорда. Используемые ими клетки быстро «изнашиваются», что делает их совершенно бесполезными уже через пару часов.

«Система может стать основой для разработки полуискусственных и полностью живых систем, в которых фотосинтез будет использоваться для производства вторичных носителей энергии, таких как водород», — говорит профессор Рогнер.

hi-news.ru


Рейтинг статьи:
Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь. Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо зайти на сайт под своим именем.
Оставить комментарий
Ваше имя: *
Ваш e-mail: *
Текст комментария:
Полужирный Наклонный текст Подчёркнутый текст Зачёркнутый текст | Выравнивание по левому краю По центру Выравнивание по правому краю | Вставка смайликов Выбор цвета | Скрытый текст Вставка цитаты Преобразовать выбранный текст из транслитерации в кириллицу Вставка спойлера
Код: Включите эту картинку для отображения кода безопасности
обновить, если не виден код
Введите код: