Батарея, работающая на фотосинтезе

25.01.2023

Растения часто считаются источниками пищи, кислорода и украшения, но не источником электричества. Однако ученые обнаружили, что, используя естественный транспорт электронов в растительных клетках, можно производить электроэнергию как часть биологической экологической солнечной батареи.

Ученеые впервые использовали суккулентное растение для создания живой "биосолнечной батареи", работающей с помощью фотосинтеза.

Электроны естественным образом транспортируются как часть био процессов во всех живых клеточках, от микробов и грибов до растений и животных. Благодаря введению электродов клетки можно использовать для производства электроэнергии, которую можно использовать снаружи. Предыдущие исследования создавали топливные элементы с использованием бактерий, но они нуждались в постоянном питании. Этот новый подход использует фотосинтез, процесс, посредством которого растения превращают энергию света в химическую энергию, чтобы генерировать ток.

Во время этого процесса свет запускает поток электронов из воды, что приводит к образованию кислорода и сахара. Это означает, что живые фотосинтетические клетки постоянно производят поток электронов, которые можно оттянуть как фотофоток и использовать для питания внешнего контура, как солнечный элемент.

Некоторые растения, например суккуленты в засушливой среде, имеют толстую кутикулу, которая содержит воду и питательные вещества в листьях. Янов Шлосберг, Гади Шустер и Адир хотели впервые проверить, может ли фотосинтез в суккулентах создавать энергию для живых солнечных элементов, используя их внутреннюю воду и питательные вещества как раствор электролита электрохимического элемента.

Исследователи создали живую солнечную батарею, используя суккулент Corpuscularia lehmannii, который также называют "ледяным растением". Они вставили железный анод и платиновый катод в один из листьев растения и обнаружили, что его напряжение составляло 0,28 В. При подключении к цепи он производил плотность фототока до 20 мкА/см 2 под действием света и мог продолжать производить ток более суток. Хотя эти цифры меньше, чем у традиционной щелочной батареи, они отображают только одну створку.

Предыдущие исследования подобных органических устройств свидетельствуют о том, что последовательное соединение нескольких створок может увеличить напряжение. Команда специально разработала живой солнечный элемент таким образом, чтобы протоны во внутреннем растворе листьев могли объединяться с образованием газообразного водорода на катоде, и этот водород можно собирать и использовать в других целях.

<< Назад: Пучок холодных атомов без лазерного охлаждения 26.01.2023

>> Вперед: Световое загрязнение затрудняет наблюдение за звездами 25.01.2023

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Воссоздана вулканическая молния 01.12.2019 Ученые из Мюнхенского университета решили изучить принципы образования вулканической молнии - явления, которое зачастую сопровождает извержения вулканов. Исследователи мало знают о принципах ее образования в природе, поэтому ученые решили провести серию экспериментов для воспроизведения молнии в лаборатории и изучили ее свойства. Перед началом экспериментов исследователи детально изучили как образовывается вулканическая молния в природе. Им было известно, что ключевую роль в этом играет столкновение частиц золы внутри вулкана, однако детали явления оставались неизвестными. Поэтому исследователи попытались создать вулканические молнии в лаборатории. Исследовательская установка может изменить свойства вулканического шлейфа, чтобы выяснить, как изменение температуры или влажности золы может увеличить или уменьшить шансы на образование молний. Специалисты выяснили, что вулканическая молния имеет тот же принцип образования, что и обычная молния - для этого нужно разделить положительный и отрицательный заряды. Когда такое разделение становится слишком большим, образовывается молния, нейтрализующая разницу зарядов. Однако ученые смогли выяснить, что другие принципы образования молний в вулканах отличаются. В вулканических молниях большую роль играют столкновения частиц, которые и создают часть электрификации, отметили исследователи. Зола в этом случае создает большее трение, которое приводит к образованию электрических зарядов. Этот эффект, известный как трибоэлектричество, также происходит, когда вы трете воздушный шар о волосы и он может прикрепиться к этой поверхности. Ученые отметили, что по такому же принципу взрывы вулканического мусора способствуют накоплению электрического заряда. Для своих экспериментов ученые использовали установку, известную как фрагментарная бомба: камеру с содержанием золы под давлением, которая в определенной точке под высоким давлением сжимается и размножается в стальной накопительный бак. Это высвобождает пепел как расширяющуюся струю, в которой и рождается вулканическая молния. Исследователи надеются, что произведя достаточное количество молний, они смогут выяснить все детали ее образования.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025