دانشمندان کشف کرده اند که با مهار انتقال طبیعی الکترون ها در سلول های گیاهی، می توان الکتریسیته را به عنوان بخشی از یک سلول خورشیدی سبز و بیولوژیکی تولید کرد.
به گزارش تکناک، محققان برای اولین بار از یک گیاه آبدار برای ایجاد یک “سلول خورشیدی زیستی” زنده استفاده کردند که بر اساس فتوسنتز کار می کند.
گیاهان اغلب به عنوان منابع غذا، اکسیژن و تزئین در نظر گرفته می شوند، اما نه به عنوان منبع انرژی الکتریکی. الکترون ها به طور طبیعی به عنوان بخشی از فرآیندهای بیولوژیکی در تمام سلول های زنده، از باکتری ها و قارچ ها گرفته تا گیاهان و حیوانات در حال حرکت هستند. با معرفی الکترودها، می توان از سلول ها برای تولید الکتریسیته ای که می تواند به صورت خارجی استفاده شود، استفاده کرد.
تحقیقات قبلی سلول های سوختی را با استفاده از باکتری ایجاد کرده بود اما این سلول ها نیاز به تغذیه مداوم داشت. این رویکرد جدید از فتوسنتز استفاده میکند، فرآیندی که در آن گیاهان انرژی نور را به انرژی شیمیایی تبدیل میکنند تا جریان الکتریکی تولید کنند.
در طی این فرآیند، نور جریانی از الکترون ها را از آب هدایت می کند که در نهایت منجر به تولید اکسیژن و قند می شود. این بدان معناست که سلولهای فتوسنتزی زنده دائماً جریانی از الکترونها را تولید میکنند که میتوان آنها را بهعنوان یک «جریان photocurrent» بیرون کشید و برای تأمین انرژی یک مدار خارجی، درست مانند یک سلول خورشیدی، استفاده کرد.
برخی از گیاهان مانند ساکولنت های موجود در محیط های خشک دارای کوتیکول های ضخیم هستند تا آب و مواد مغذی را در برگ های خود نگه دارند. محققان میخواستند برای اولین بار آزمایش کنند که آیا فتوسنتز در ساکولنتها میتواند برای سلولهای خورشیدی زنده با استفاده از آب داخلی و مواد مغذی آنها به عنوان محلول الکترولیت یک سلول الکتروشیمیایی، جریان الکتریکی ایجاد کنند یا نه.
محققان با استفاده از گیاه Corpuscularia lehmannii که “گیاه یخی” نیز نامیده می شود، یک سلول خورشیدی زنده ایجاد کردند. آنها یک آند آهن و کاتد پلاتین را در یکی از برگ های گیاه قرار دادند و متوجه شدند که ولتاژ آن 0.28 ولت است. هنگامی که به یک مدار متصل می شود، زمانی که در معرض نور قرار می گیرد، تا 20 μA/cm2 چگالی جریان نوری تولید می کند و می تواند برای بیش از یک روز به تولید جریان ادامه دهد. اگرچه این اعداد کمتر از باتری های قلیایی سنتی هستند، اما این فقط انرژی حال از یک برگ بود.
مطالعات قبلی روی دستگاههای آلی مشابه نشان میدهد که اتصال چندین برگ به صورت سری میتواند ولتاژ را افزایش دهد. این تیم به طور خاص سلول خورشیدی زنده را طوری طراحی کردند که پروتون های موجود در محلول برگ داخلی بتوانند برای تشکیل گاز هیدروژن در کاتد ترکیب شوند و این هیدروژن را می توان جمع آوری کرد و در کاربردهای دیگر استفاده کرد. محققان می گویند که روش آنها می تواند توسعه فناوری های انرژی سبز پایدار و چند منظوره را در آینده امکان پذیر کند..
