Всё о мобильной энергии, солнечных батарея, ветряках и другой электроники Обсуждение солнечных батарей, вертяков, генераторов и другой электроники
 
  Регистрация | Войти На главную Добавить статью Форум Поиск  RSS Наш твиттер Контакты 22 сентября 2021, Среда  
MobiPower.ru
 О сайте
 Новости
 солнце
 термоэлектричество
 механика
 аккумуляторы
 освещение
 электроника
 прочее (экзотика)
 новинки рынка
 Сделай сам
 Обзоры и тесты
 Библиотека
 Форум
 Ссылки
 Контакты

Новости на e-mail
Подписаться на e-mail рассылку новых статей сайта Mobipower.ru



Новое на форуме

Увеличение ёмкости Вампирчика на счёт внешнего блока с 18650
Автор: az2
21.09.2021 в 15:36

"Коэффициент отдачи" Вампирчика
Автор: az2
21.09.2021 в 15:34

Защищённые аккумуляторы в Вампирчике
Автор: az2
21.09.2021 в 15:29

Новая тема за последние 3 дня Some Reasons To View and Use Persuasive Essay Topics
Автор: Johnseena
21.09.2021 в 10:23

Новая тема за последние 3 дня Get Online Assignment Help Newcastle to Students
Автор: Johnseena
21.09.2021 в 10:11

Новая тема за последние 3 дня Approach our assignment help service in Australia for proper
Автор: Johnseena
21.09.2021 в 10:09

Контроллер для ветряка
Автор: nik34
07.05.2021 в 21:26

Батарея на крыше авто
Автор: LeonidS
26.02.2021 в 14:40

Техническое обсуждение ВЦ7 (+альт. прошивка)
Автор: nik34
09.01.2021 в 23:46

Топливные элементы
Автор: plumber27
24.11.2020 в 06:51

Перейти на форум

Сейчас на сайте
149 человек

в т.ч. гостей: 149
пользователей: 0

Всего: 1198

Это может быть полезно



Учёные создали солнечную батарею из хлорофилла


Разместил 24.02.2012   nik34

Солнце nik34 прислал:

Учёные создали солнечную батарею из хлорофилла

Развитием данной идеи будет возможность самостоятельного изготовления солнечной батареи на основе зеленой травы у себя под ногами.






  
Поделиться этой страницей в:


Учёные создали солнечную батарею из хлорофилла

Нанокристаллическая губка из диоксида титана послужила основой одного из варианта биобатареи (фото Andreas Mershin et al.).

 Развитие этого эксперимента, по мнению его авторов, приведёт к тому, что через несколько лет жители отдалённых деревень смогут электрифицировать свои дома при помощи ряда покупных реактивов и стога свежескошенной травы.

Андреас Мершин (Andreas Mershin) и его коллеги из Массачусетского технологического института (MIT) построили опытные батареи на основе светособирающего комплекса биологических молекул — фотосистемы I (PS-I). Она была взята у цианобактерии Thermosynechococcus elongates.

Под обычным солнечным светом ячейки показали напряжение холостого хода в 0,5 вольта, удельную мощность 81 микроватт на квадратный сантиметр и плотность фототока в 362 мкА/см2. А это, по уверению изобретателей, в 10 тысяч раз выше, чем у любой показанной ранее биофотовольтаики, основанной на натуральных фотосистемах.

(О результатах опыта экспериментаторы отчитались в Scientific Reports.)

Учёные создали солнечную батарею из хлорофилла

Фотосистемы являются важными компонентами комплексов, отвечающих за фотосинтез в растениях и сине-зелёных водорослях. Они состоят из нескольких вариаций хлорофилла и сопутствующих молекул — протеинов, липидов и коэнзимов. Общее число молекул в таком наборе – до двух с лишним сотен (иллюстрация wikipedia.org).

КПД полученных батарей составил всего-то около 0,1%. Тем не менее создатели диковинки считают её важным шагом на пути массового внедрения солнечной энергетики в быт. Ведь потенциально такие устройства могут производиться с низкими затратами.

В идеале биологические батареи могли бы делать сами потребители у себя дома, пользуясь недорогими химреактивами, продаваемыми в пакетике как набор «сделай сам», а также мусором с участка или фермы. «Вы сможете использовать в качестве сырья всё зелёное, даже скошенную траву», — прогнозирует Мершин.

Авторы нового преобразователя считают, что опыт с его построением может быть повторён даже в колледже или школе с более-менее развитой химической лабораторией. А в дальнейшем инструкцию по сборке «фотогальванической ячейки из травы» можно будет поместить на одной страничке, причём отразить практически без слов, одними картинками.

Видео.

Упрощение всех этапов создания такой батареи – основная заслуга изобретателей из MIT. Ранее для концентрации молекул PS-I применялись центрифуги, но команда Андреаса предложила альтернативу — недорогие мембраны.

Никаких специальных лабораторных условий для их применения не нужно. «Состав может быть очень грязный, и он всё ещё будет работать, так его спроектировала природа, – рассказывает исследователь. — Природа работает в грязной среде, это результат миллиардов экспериментов на протяжении миллиардов лет».

После ряда усовершенствований КПД «травяных батарей» можно поднять до 1-2%, и это будет уже коммерчески жизнеспособный уровень, передаёт Gizmag.

Учёные создали солнечную батарею из хлорофилла

Опытные фотоэлектрические ячейки представляют собой сэндвич из пары слоёв стекла, тонких проводящих покрытий (оксид олова, легированный фтором или индием, FTO/ITO), строительных лесов из диоксида титана или оксида цинка и смеси бактериального фотоулавливающего комплекса PS-I (показан в центре) со стабилизирующим его пептидным набором A6K. Причём пространство между листами ещё и заполнено электролитом, содержащим ионы кобальта (иллюстрация Andreas Mershin et al.).

Для того чтобы добиться выдающихся параметров прибора, учёным пришлось решить ряд проблем, возникших далеко не вчера. Поясним, данный опыт явился развитием работы, начатой в MIT ещё восемь лет назад молекулярным биологом Шугуаном Чжаном (Shuguang Zhang) и рядом его соратников. Чжан, кстати, является одним из основных авторов и нового эксперимента.

Предыдущие ячейки, заимствовавшие фотосистемы у растений либо бактерий, могли нормально работать только под концентрированным светом лазера, то есть в узком диапазоне длин волн.

Второй недостаток прежних вариантов «живой батареи» — для её изготовления были необходимы дорогие химические вещества и современное оборудование лаборатории.

Третий важный момент – надёжная и долговременная стабилизация извлечённых из растений молекулярных комплексов. Вне клетки PS-I существует недолго. Но команда MIT разработала набор поверхностно активных пептидов, способных обволакивать систему PS-I, сохраняя её на большой срок.

Учёные создали солнечную батарею из хлорофилла
 
Нанолес из оксида цинка, в данном случае выросший в высоту на 3 мкм (фото Andreas Mershin et al.).

И, наконец, было ещё одно давнее препятствие. Всё та же фотосистема повреждалась от ультрафиолета. Его удалось преодолеть в ходе решения другой задачи – повышения эффективности сбора света.

Комплексы PS-I Мершин со товарищи высеивали не на гладкой подложке, как это было в прежних похожих экспериментах, а на поверхности с огромной эффективной площадью.

В роли такой основы выступили губка из диоксида титана (толщиной 3,8 микрометра и с размером пор в 60 нанометров) и плотный «лес» стержней из оксида цинка (с высотой «деревьев» в несколько микрометров и диаметром в доли микрометра).

Оба варианта фотоанода показали сходные результаты. Причём они не только позволили заметно увеличить число молекул хлорофилла, выставленных под свет, но и отчасти защитили комплексы PS-I от ультрафиолетовых лучей. Ведь оба материала являются хорошими их поглотителями.

А ещё титановая наногубка и цинковый нанолес сыграли роль каркаса и выполнили функцию переносчика электронов. Ну а на PS-I возлагалась задача сбора света, его усвоения и разделения зарядов, аналогично тому, как это происходит в клетках.

Учёные создали солнечную батарею из хлорофилла

Идеализированная схема батареи (иллюстрация Andreas Mershin et al.).

В заключение скажем, что ранее учёные немало времени потратили на развитие ещё одного специфического направления в солнечной энергетике. Это элементы на сенсибилизированных красителях. Последние не используют биологические фотосистемы буквально, но зато пытаются их копировать.

Пока рано говорить, какой вариант солнечных батарей окажется более оправданным. Но вот любопытный момент: в нынешнем проекте принимал участие Михаэль Гретцель (Michael Grätzel) из лаборатории фотоники и интерфейсов швейцарского политехнического института, известный нашим читателям как раз по созданию рекордной батареи на красителях.

Возможно, что вместо копирования природных улавливающих свет комплексов выгоднее окажется просто извлекать концентрат нужных молекул из листьев, бактерий или водорослей. Впрочем, есть ещё более яркая идея на отдалённую перспективу — подключать подобные живые генераторы почти напрямую в сеть.





Источник:
http://www.membrana.ru/particle/17548





Поделиться этой страницей в:

Рейтинг статьи
Средняя оценка: 4 из 5. Голосов: 2

Проголосуйте, пожалуйста, за эту статью:
Класс! Очень хорошо! Сойдёт 3-й сорт еще не брак Ерунда
(отлично!)(хорошо)(сойдет)(так себе)(плохо)

Статьи в тему: Солнце
Гибкая солнечная батарея
 Техника в руках дикаря
 Наноструктуры — очередная надежда в мире солнечных батарей
Батареи из наноантенн  Техника в руках дикаря  Наноструктуры — очередная надежда в мире солнечных батарей


Комментарии к статье

Учёные создали солнечную батарею из хлорофилла | 0 Комментариев

Спасибо за проявленный интерес

Вы не можете отправить комментарий анонимно, пожалуйста зарегистрируйтесь.

 
Статьи в тему
Солнце
Вентилятор на солнечных батареях
Вентилятор на солнечных батареях
Кристаллические и гибкие солнечные батареи
О выборе солнечной батареи для походов
Питание потребителей от одной солнечной ячейки
NTT предложила способ зарядки всего от одной солнечной ячейки
Разводим костер с помощью солнечной батареи
Разводим костер с помощью солнечной батареи
Новые солнечные батареи
Фруктово-ягодные батареи

А Вы знаете, что возможно... ?

 Подписаться на rss рассылку Читать нас через RSS

 Читать нас на Твиттер Читать нас на Твиттер

 Наши новости на e-mail Получать наши новости на e-mail

 Напечатать текущую статью Напечатать текущую статью


Реклама
По вопросам размещения рекламы


Интересно



 

Количество подписчиков на RSS
Загрузка страницы: 0.03 секунды