Микроскопические фотосинтетические силовые ячейки​ разработаны в Канаде

Исследователи из Университета Конкордии разработали крошечную силовую установку, которая помещается на кончике пальца.

Эффективная и инновационная микро-фотосинтетическая силовая ячейка была разработана командой Университета Конкордия в Монреале, Канада. Крошечный топливный элемент может работать днем и ночью, производя электричество, - необходимо лишь солнце. Малые объемы водорослей и цианобактерий используют солнечный свет и создают энергию, которая может быть собрана и направлена в полезное русло.

Топливные элементы существуют с середины 1800-х годов и в настоящее время используются во всем, от гибридных транспортных средств до спутников НАСА и кораблей. Они преобразуют кислород и топливо в энергию посредством химических реакций, которые посылают заряженные частицы через мембрану и производят электрический заряд. Все топливные элементы, используемые в настоящее время, нуждаются в топливе для сжигания. Все меняется, когда вы работаете с растениями.

Использование фотосинтетической силы на микроуровне

Фотосинтетические организмы, такие как растения и водоросли, используют высокоэнергетические фотоны солнечного света в качестве топлива, поэтому нет необходимости постоянно добавлять источник в реакцию. Привлечение их в качестве генераторов энергии в топливном элементе сохраняет процесс производства энергии полностью зеленым. Используя раствор живых фотосинтезирующих бактерий и почти микроскопических водорослей, Мехди Шахпарния и команда Университета Конкордия создали живые, эффективные электростанции в крошечных масштабах.

Их микро-фотосинтетическая силовая ячейка (µPSC) имеет размеры 25 мм и состоит из двух внутренних камер, разделенных протонообменной мембраной из сульфонированного полимера (PEM). С одной стороны мембраны находится жидкая среда, содержащая фотосинтезирующие организмы, а с другой - ферроцианидный раствор для завершения химической реакции. Верхняя и нижняя части камеры изготовлены из тонкого стекла, что позволяет эффективно пропускать солнечный свет внутрь организма. Крошечные прецизионные наконечники для пипеток были прикреплены к двум камерам для обеспечения чистого обмена жидкостей, в то время как исследовательская группа исследовала эффект изменения концентрации водорослей. Если бы эти µPSC разрабатывались и продавались как реальный источник энергии, они были бы автономными, без каких-либо портов или клапанов.

Устойчивость и долговечность клеток, питаемых водорослями, по сравнению с их обычными фотоэлектрическими аналогами еще предстоит выяснить, но они имеют существенное преимущество: в отличие от традиционных технологий, фотосинтетические клетки все еще производят энергию в темноте.

Пока μPSC находится под ярким солнечным светом, водоросли внутри используют свет для генерации энергии посредством фотосинтеза, с использованием диоксида углерода и производства кислорода. Когда наступает ночь и камеры становятся темными, организмы внутри возвращаются к своей фазе дыхания, где они изменяют вход и выход, поглощая кислород и выделяя углекислый газ. Обе фазы производят энергию: в статье, представленной журналу Technology, исследовательская группа показала, что даже в чередующихся 10-минутных циклах света и темноты выходное напряжение μPSC не показало значительных изменений. Фактически, они утверждают, что циклы темноты позволяют организмам пополнять свои запасы химикатов, что продлевает их жизненный цикл и повышает их эффективность фотосинтеза.

Новостная рассылка

Следите за нашими непревзойденными продуками и технологиями.
Введите ваш e-mail и подпишитесь на нашу новостную рассылку.

Вам нужна консультация?

Оставьте заявку, и мы свяжемся с вами в ближайшее время