Sản xuất năng lượng 'xanh' từ 'pin mặt trời sinh học' thực vật sống

Sản xuất năng lượng 'xanh' từ 'pin mặt trời sinh học' thực vật sống

    Sản xuất năng lượng 'xanh' từ 'pin mặt trời sinh học' thực vật sống
    bởi Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ

    Producing 'green' energy — literally — from living plant 'bio-solar cells'
    Cây mọng nước trên băng được hiển thị ở đây có thể trở thành pin mặt trời sống và cung cấp năng lượng cho một mạch sử dụng quá trình quang hợp. Ảnh: Giao diện và Tài liệu Ứng dụng ACS (2022). DOI: 10.1021/acsami.2c15123


    Mặc dù thực vật có thể phục vụ như một nguồn thực phẩm, oxy và đồ trang trí, nhưng chúng thường không được coi là một nguồn điện tốt. Nhưng bằng cách thu thập các electron được vận chuyển tự nhiên trong tế bào thực vật, các nhà khoa học có thể tạo ra điện như một phần của pin mặt trời sinh học "xanh".

    Giờ đây, các nhà nghiên cứu báo cáo về Vật liệu ứng dụng & Giao diện ACS lần đầu tiên đã sử dụng một loại cây mọng nước để tạo ra một "tế bào năng lượng mặt trời sinh học" sống chạy bằng quang hợp.

    Trong tất cả các tế bào sống, từ vi khuẩn và nấm đến thực vật và động vật, các electron được luân chuyển xung quanh như một phần của quá trình sinh hóa tự nhiên. Nhưng nếu có các điện cực, các tế bào thực sự có thể tạo ra điện có thể được sử dụng bên ngoài. Các nhà nghiên cứu trước đây đã tạo ra pin nhiên liệu theo cách này với vi khuẩn, nhưng vi khuẩn phải được cung cấp thức ăn liên tục. Thay vào đó, các nhà khoa học, bao gồm cả nhóm của Noam Adir, đã chuyển sang quang hợp để tạo ra dòng điện.

    Trong quá trình này, ánh sáng điều khiển một dòng điện tử từ nước mà cuối cùng dẫn đến việc tạo ra oxy và đường. Điều này có nghĩa là các tế bào quang hợp sống liên tục tạo ra dòng electron có thể được kéo đi dưới dạng "dòng quang điện" và được sử dụng để cấp nguồn cho mạch bên ngoài, giống như pin mặt trời.

    Một số loài thực vật—chẳng hạn như loài xương rồng được tìm thấy trong môi trường khô cằn—có lớp biểu bì dày để giữ nước và chất dinh dưỡng bên trong lá của chúng. Yaniv Shlosberg, Gadi Schuster và Adir lần đầu tiên muốn kiểm tra xem liệu quá trình quang hợp ở loài xương rồng có thể tạo ra năng lượng cho pin mặt trời sống bằng cách sử dụng nước và chất dinh dưỡng bên trong của chúng làm dung dịch điện phân của pin điện hóa hay không.

    Các nhà nghiên cứu đã tạo ra một tế bào năng lượng mặt trời sống bằng cách sử dụng Corpuscularia lehmannii mọng nước, còn được gọi là "cây băng". Họ đưa một cực dương bằng sắt và cực âm bằng bạch kim vào một trong những chiếc lá của cây và thấy rằng điện áp của nó là 0,28V. Khi được kết nối với mạch điện, nó tạo ra mật độ quang điện lên tới 20 µA/cm2, khi tiếp xúc với ánh sáng và có thể tiếp tục tạo ra dòng điện trong hơn một ngày.

    Mặc dù những con số này ít hơn so với pin kiềm truyền thống, nhưng chúng chỉ đại diện cho một lá duy nhất. Các nghiên cứu trước đây về các thiết bị hữu cơ tương tự cho thấy rằng việc kết nối nhiều lá nối tiếp có thể làm tăng điện áp.

    Nhóm đã thiết kế cụ thể pin mặt trời sống sao cho các proton trong dung dịch bên trong lá có thể được kết hợp để tạo thành khí hydro ở cực âm và lượng hydro này có thể được thu thập và sử dụng trong các ứng dụng khác. Các nhà nghiên cứu nói rằng phương pháp của họ có thể cho phép phát triển các công nghệ năng lượng xanh đa chức năng, bền vững trong tương lai.

    Zalo
    Hotline