Obwohl Pflanzen qua Nahrungs-, Sauerstoffgas- und Dekorationsquelle eignen können, werden sie oft nicht qua gute Stromquelle respektiert. Nichtsdestoweniger durch dasjenige Vereinen von Elektronen, die hinaus natürliche Weise in Pflanzenzellen transportiert werden, können Wissenschaftler qua Teil einer „grünen“, biologischen Solarzelle Strom erzeugen. Jetzt nach sich ziehen Forscher, die in ACS Applied Materials and Interfaces berichten, zum ersten Mal eine Sukkulente verwendet, um eine lebende „Bio-Solarzelle“ zu schaffen, die mit Photosynthese betrieben wird.
In allen lebenden Zellen, von Bakterien und Pilzen solange bis hin zu Pflanzen und Tieren, werden Elektronen qua Teil natürlicher, biochemischer Prozesse hin- und herbewegt. Nichtsdestoweniger wenn Elektroden vorhanden sind, können die Zellen tatsächlich Strom erzeugen, jener extern genutzt werden kann. Frühere Forscher nach sich ziehen hinaus jene Weise Brennstoffzellen mit Bakterien hergestellt, gleichwohl die Mikroben mussten ständig gefüttert werden.
Stattdessen nach sich ziehen sich Wissenschaftler, darunter dasjenige Team von Noam Adir, jener Photosynthese zugewandt, um Strom zu erzeugen. Während dieses Prozesses treibt Licht vereinigen Elektronenfluss aus dem Wasser, jener letztendlich zur Erzeugung von Sauerstoffgas und Zucker führt.
Dies bedeutet, dass lebende photosynthetische Zellen ständig vereinigen Elektronenfluss erzeugen, jener qua „Photostrom“ abgezogen und zur Stromversorgung eines externen Stromkreises verwendet werden kann, genau wie eine Solarzelle.
Bestimmte Pflanzen – wie die Sukkulenten, die in trockenen Umgebungen vorkommen – nach sich ziehen dicke Kutikula, um Wasser und Nährstoffe in ihren Blättern zu halten. Yaniv Shlosberg, Gadi Schuster und Adir wollten zum ersten Mal testen, ob die Photosynthese in Sukkulenten Schwung zum Besten von lebende Solarzellen erzeugen kann, während sie ihr internes Wasser und ihre Nährstoffe qua Elektrolytlösung einer elektrochemischen Zelle verwenden.
Die Forscher schufen eine lebende Solarzelle aus jener Sukkulente Corpuscularia lehmannii, fernerhin „Eispflanze“ genannt. Sie fügten eine Eisenanode und eine Platinkathode in eines jener Blätter jener Pflanze ein und stellten wacker, dass die Tonus 0,28 Vanadium betrug.
Wenn es an vereinigen Stromkreis erreichbar wurde, erzeugte es solange bis zu 20 uA/cm2 Photostromdichte, wenn es Licht ausgesetzt wurde, und konnte obig vereinigen Tag weit Strom erzeugen. Obwohl jene Zahlen kleiner sind qua die einer herkömmlichen Alkalibatterie, sind sie repräsentativ zum Besten von nur ein einzelnes Heft.
Frühere Studien zu ähnlichen organischen Geräten deuten darauf hin, dass dasjenige Verbinden mehrerer Blätter in Warteschlange die Tonus potenzieren könnte. Dies Team entwarf die lebende Solarzelle speziell so, dass Protonen in jener inneren Blattlösung kombiniert werden konnten, um an jener negative Elektrode Wasserstoffgas zu zusammenschreiben, und dieser Wasserstoff gesammelt und in anderen Anwendungen verwendet werden konnte. Die Forscher sagen, dass ihre Methode die Schöpfung zukünftiger nachhaltiger, multifunktionaler grüner Energietechnologien zuteilen könnte.
Die Autoren würdigen die Finanzierung durch ein „Nevet“-Stipendium des Grand Technion Energy Program (GTEP) und ein Technion VPR Berman Grant for Energy Research sowie die Unterstützung durch dasjenige Wasserstoff Technologies Research Laboratory (HTRL) des Technion.
Forschungsbericht: „Self-Enclosed Bio-Photoelectrochemical Cell in Succulent Plants“
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