Использование бактерий, которые преобразуют свет в энергию, может сделать солнечную энергию более доступной в облачных местах. Источник: © FotoAndalucia / Fotolia
Исследователи из Университета Британской Колумбии обнаружили недорогой, устойчивый способ создания солнечных элементов из бактерий, которые преобразуют свет в энергию.
Их батареи производят больше тока, чем предыдущие устройства, и столь же эффективны в тусклом свете и при сильном свете.
Это нововведение может стать шагом в широком распространении солнечной энергии в Британской Колумбии и в некоторых частях Северной Европы, где встречаются облачные дни. С дальнейшим развитием эти солнечные элементы называются биоисточниками, поскольку они состоят из организмов - Может стать столь же эффективным, как синтетические батареи, используемые в традиционных солнечных батареях.
Викрамадитья Ядав, профессор кафедры химической и биологической инженерии UBC, возглавлявший проект, сказал: «Мы решили древнюю проблему и сделали солнечную энергию важным шагом в более экономичном направлении».
Солнечные батареи являются краеугольным камнем солнечных панелей, которые отвечают за преобразование света в электричество. Предыдущие усилия по созданию био-солнечных элементов были сосредоточены на извлечении природных пигментов, используемых бактериями для фотосинтеза. Это дорогостоящий и сложный процесс с участием токсичных растворителей и Может вызвать разрушение красителя.
Решение исследователей UBC заключается в том, чтобы оставить красители в бактериях. Они генетически модифицировали E. coli для производства большого количества ликопина, пигмента, который делает помидоры красно-оранжевыми, особенно при сборе световой энергии в энергию. Эффект. Исследователи покрыли бактерии минералами, которые можно было использовать в качестве полупроводников, и нанесли смесь на поверхность стекла.
Концептуальная диаграмма показывает, что анод солнечного элемента сделан из биологического материала, который вырабатывается оранжевыми глобулярными бактериями, покрытыми наночастицами диоксида титана на поверхности, которая вырабатывает ликопин (Фото / Викрамадитья Ядав) Покрытое стекло действует как анод на одном конце ячейки, и они создают плотность тока 0,686 мА на квадратный сантиметр, что является улучшением по сравнению с 0,362 мА, созданным другими в этой области.
Ядав сказал: «Мы записали самую высокую плотность тока био-солнечных элементов. Гибридные материалы, которые мы разрабатываем, могут быть изготовлены экономически и устойчиво, а после полной оптимизации они могут работать при эквивалентной эффективности традиционных солнечных элементов».
Экономия затрат трудно оценить, но Ядав считает, что этот процесс может снизить стоимость производства пигмента до одной десятой. Ядав говорит, что «Святой Грааль» найдет способ убить бактерии, поэтому бактерии могут Производить пигменты на неопределенный срок.
Он добавил, что эти биоматериалы имеют другие потенциальные применения в горнодобывающей промышленности, глубоководных исследованиях и в других средах с низким уровнем освещенности.
Случайный доход
Как и многие предыдущие научные открытия, это исследование также случайно. «Наша первоначальная мотивация заключалась в разработке небольших фабрик бактерий для производства большого количества ликопина и других молекул каротиноидов, чтобы сделать добавки для здоровья», - сказал Ядав. Наша команда столкнулась с трудностями при хранении 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 исследовательской группы, увидев изменения в ликопене в прозрачной бутылке, сказал вслух:« Ликопен так легко деградирует на солнце? Что, если мы поместим его в солнечную батарею? «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?»
