Когда ликопин хранится в прозрачных стеклянных бутылках, они быстро разлагаются и заменяются непрозрачными бутылками. Проблема решена, но это открытие вызвало больше научных проблем, считают исследователи, в области химии, Деградация обычно означает высвобождение электронов. Если скорость высвобождения электронов достаточно высока, может ли она производить измеримый ток?
Солнечная энергия имеет много преимуществ, таких как сокращение использования ископаемых видов топлива, очищение, неисчерпаемость, отсутствие углеродных следов и т. Д. Но есть ограничения, то есть должно быть солнце, если оно пасмурно, нет способа. а.
Теперь генетически модифицированная бактерия, которая использует свет для преобразования света в энергию, может изменить ситуацию, когда солнечная энергия не может быть сформирована в пасмурный день. Ученые из Британской Колумбии построили дешевый устойчивый источник из E. coli. Солнечные батареи, которые создали биопотворный солнечный элемент, были названы потому, что батарея состояла из организмов. Это не первый экспериментальный биогенетический солнечный элемент, но на этот раз батарея В отличие от прошлого, ученые говорят, что текущая батарея может создавать более мощные токи. Кроме того, батарея может быть столь же эффективной при ярком солнечном свете при тусклом солнечном свете.
Независимо от того, какой материал, пока он может реагировать и выделять электроны под солнцем, вы можете попытаться использовать его для солнечной энергии. В био-солнечных элементах материал, вызванный солнечным светом, является биологическим. В обычных условиях солнечные панели используют неорганические Кристаллический кремний производит ток, но теперь кристаллический кремний заменяется красителем.
«Британская Колумбия стремится стать одной из ведущих мировых декарбонационных экономик», - сказал Викрамадитья Ядав, профессор кафедры химической и биологической инженерии в Университете Британской Колумбии. «Чистая добыча энергии И поставка является ключом к достижению этой цели, а солнечная энергия является основным кандидатом на декарбонизацию в энергетическом секторе. Однако в Британской Колумбии имеются плохие зимние погодные условия. В этом случае, если вы хотите использовать солнечную энергию, вам понадобится уникальная Фотогальванические материалы.
Ядав сказал, что их решения не дорогие и в конечном итоге «могут быть такими же эффективными, как традиционные фотовольтаики». Даже если эти новые биологические клетки не достигнут прочности традиционных материалов, исследователи все еще думают, что эти Новые материалы могут играть важную роль в некоторых средах с низким уровнем освещенности, таких как шахты и глубоководные исследования.
«Мы полагаем, что солнечные элементы, вызывающие биологические причины, станут полезным дополнением к неорганической технологии солнечных элементов, - сказал Ядаф. - Даже на ранних этапах разработки применение этой технологии является ясным и широким. Изучите среду с низким освещением, такую как В шахтах будут использоваться биологические клеточные датчики, такие как разработанные нами.
Легенда: Концептуальная диаграмма выше показывает, что анод солнечного элемента выполнен из биоматериала, который сделан из оранжево-глобулярных бактерий, покрытых диоксидом титана на поверхности ликопина. (Фото / Викрамия Ядав)
Ранее попытки создания био-солнечных элементов были сосредоточены на извлечении природных красителей, потому что бактерии нуждались в этих красителях для фотосинтеза. Этот процесс был сложным и дорогостоящим, и были использованы токсичные материалы, которые могли бы повредить краситель. Попробуйте несколько вариантов. Исследователи оставили краситель в бактериях взаимодействовать с организмом, чтобы побудить бактерии производить много ликопина. Этот ликопин является тем же, что и краситель, обнаруженный в помидорах и других красных водах.
Затем исследователи покрыли бактерии слоем минералов, которые действовали как полупроводник, и нанесли смесь на поверхность стекла. Нанесите слой покрытого стекла на конец ячейки в качестве анода, и нормальный ток пройдет. Этот анод, плотность тока, создаваемая этим устройством, намного больше плотности тока, создаваемой другими экспериментами в поле. Удельное значение составляет 0,686 мА на квадратный сантиметр и 0,362 мА на квадратный сантиметр. Результаты этого теста опубликованы в В журнале «Малый».
Использование фотосенсибилизационных красителей не является новой концепцией, но в предыдущих исследованиях он столкнулся с препятствиями. В 1988 году швейцарский ученый Майкл Гётцел разработал солнечную ячейку с использованием фоточувствительных красителей. Сенсибилизированный красителем солнечный элемент (DSSC).
«У большинства сенсибилизированных красителем солнечных элементов есть некоторые очевидные ограничения, - сказал Ядав. - Добыча красителей из природных источников требует использования токсичных растворителей и энергии и чувствительности красителя к свету перед входом в солнечный элемент. Устройства, которые мы разработали, прямо касаются этих ограничений и пытаются превратить этот солнечный элемент в производство, что особенно удобно для использования в темных условиях, а наши устройства дешевле ».
Несмотря на это, есть некоторые проблемы с этим устройством. Бактерии могут умереть во время выработки энергии, поэтому найти способ заставить их выжить можно использовать более эффективно, потому что бактерии могут давать красители бесконечно. В то же время исследователи планируют клетки. Тонкая настройка, чтобы обеспечить больше энергии, как традиционный солнечный элемент.
«Наше изобретение - прототип первого поколения, поэтому необходимо значительно улучшить уровень кремниевых солнечных элементов. Плотность кремниевых солнечных элементов в настоящее время в 25 раз выше, чем у нашего первого прототипа», - сказал Ядаф. «Мы не считаем, что наша технология является конкурентом традиционным солнечным элементам. В любом случае мы не можем достичь уровня выработки энергии традиционных солнечных элементов».
Как и многие научные открытия в прошлом, это исследование также является случайным. «Наша первоначальная мотивация заключалась в том, чтобы развить маленькие фабрики бактерий для производства большого количества ликопина и других молекул каротиноидов, чтобы сделать добавки для здоровья», - сказал Ядав. «Однако наша команда столкнулась с проблемой хранения вновь полученного ликопина».
Когда ликопен хранится в прозрачных стеклянных бутылках, они быстро деградируют, поэтому исследователи переключаются на непрозрачные бутылки. Проблема решена, но это открытие вызвало больше научных проблем, и исследователи открылись. Новый способ изучения. «В химии деградация обычно означает высвобождение электронов. Мы думаем: если скорость высвобождения электронов достаточно высока, может ли она производить измеримый ток?», - сказал Ядав.
«Студент из исследовательской группы, увидев изменения в ликопене в прозрачной бутылке, громко сказал:« Сколько ликопин так деградирует на солнце? Что, если мы поместим его в солнечную камеру? «Эта проблема вызвала наш интерес к разработке солнечных элементов, чувствительных к красителям», - вспоминал Ядав. «Решение использовать минеральное покрытие непосредственно на бактериях - это азартная игра, и эта игра наконец вознаграждается. Это большой союзник ученых. Мы очень благодарны за это неожиданное открытие и любопытный ученик, потому что он спросил: «Почему я не могу попробовать?»