Балтийская АЭС – выбор жителей Калининградской области
04.06.2019
Специалисты Тамбовэнерго провели игровой семинар и городскую акцию по профилактике детского электрот
04.06.2019

Фотоэлементы на кишечной палочке – будущее энергетики?

Солнечные батареи – это в высшей степени перспективная технология, но у неё есть и серьёзные недостатки. Эти чёрненькие панели дороги в производстве и, что видно даже по их названию, для производства энергии им требуется Солнце. Вот если бы можно было сделать их дешевле… Если бы они могли работать в тех местах, куда не заглядывает наше светило… Вы плохо себе это представляете? А что скажете, когда узнаете, что в решении этих вопросов на помощь могут прийти бактерии?

Технология, о которой мы расскажем сегодня, использует фотосинтез и кишечную палочку, но об этом позже, а пока вспомним, как построена традиционная солнечная энергетика. Батарея состоит из ячеек, которые называются фотогальваническими элементами. Чтобы выполнять свою функцию, они должны генерировать электрический ток, поэтому стороны фотоэлемента изготовлены или из положительно, или из отрицательно заряженного материала. Обычно это кремний, смешанный с фосфором, либо с бором. Это позволяет создать электрическое поле. Когда на него попадают фотоны солнечного света, они выбивают из кремния электроны. Другие компоненты фотоэлемента собирают их в электрический ток, который либо запасается, либо сразу потребляется.

Исследовательская группа из Университета Британской Колумбии решила взглянуть на эту устоявшуюся систему с другой точки зрения. Учёным показалось, что в существующую схему можно удачно вписать кишечную палочку. Посредством генной инженерии они создали бактерию, производящую большое количество ликопина. Это светопоглощающий пигмент, который, в частности, отвечает за ярко-красный цвет помидоров. Он фотоактивен – находясь в своём естественном состоянии внутри растений, он чрезвычайно эффективно превращает солнечный свет в энергию. Именно поэтому исследователи решили выбивать электроны из ликопина, а не из синтетических материалов вроде смесей кремния.

Однако производящая ликопин бактерия сама по себе не является полупроводником. Чтобы та энергия, которую производит кишечная палочка, могла передаваться, учёные покрыли эти микроорганизмы наночастицами диоксида титана. Результат? Да тот, что и планировался. Были получены светопоглощающие, покрытые минералом бактериальные клетки со свойствами полупроводника. Их нанесли на стекло, дополненное материалами, обладающими разными зарядами, в результате чего между ликопином, наночастицами и стеклом возник электрический ток, индуцированный светом.биоэнергетика

Это настоящий прорыв в технологии биогибридных фотогальванических элементов. Другие исследовательские группы также использовали светопоглощающие пигменты биологического происхождения в солнечных батареях, но они извлекали их из бактерий, что крайне дорого и сложно. Этот новый метод и дешевле, и эффективнее, потому что пигмент остаётся внутри бактериальных клеток. Мало того, в результате этого эксперимента электрическая мощность в два раза превысила те результаты, что были достигнуты в ходе любого другого исследования, связанного с биогибридными фотоэлементами.

Термин “зелёная энергия”, как видим, обретает новый смысл. Однако давайте всё-таки разберёмся с вопросом, который наверняка у многих возник с самого начала. Кишечная палочка ведь болезнетворная бактерия, не так ли? На самом деле, это совершенно обычный микроорганизм, который давно используется в научных исследованиях. Существует много штаммов этого микроба, и большую их часть можно найти в кишечнике человека и животных. Лишь некоторые из этих разновидностей опасны – остальные полезны и даже жизненно необходимы. Кишечная палочка используется в научных лабораториях потому, что процесс её выращивания прост и дешев. Кроме того, учёные научились использовать её геном для производства нужных протеинов. В нашем случае – пигмента.

Новые солнечные батареи на бактериальном топливе кажутся многообещающими не только потому, что учёные делают успехи в наращивании электрической мощности, но и связи с тем, что они, в отличии от своих кремниевых родственников, могут производить энергию при тусклом свете. Причём с тем же успехом, что и при ярком. Ликопин крайне эффективен в запасании солнечного излучения – это его огромный плюс.

Тем не менее, исследователям придётся ещё поработать, чтобы отправить эти “живые” батареи на полки хозяйственных супермаркетов. Во-первых, бактерии не переживают всех описанных трансформаций, поэтому нужно придумать, как поддержать в них жизнь, а также создать условия для размножения и производства ликопина в течение гарантийного срока работы батареи. Иначе придётся всякий раз заправлять её новыми бактериями. Во-вторых, имеющийся прототип производит в 25 раз меньше энергии, чем традиционная солнечная батарея, поэтому значительного усовершенствования требует и конструкция фотоэлемента.

Как бы то ни было, самая восторженная часть осведомлённой публики уже представляет, как это изобретение будет работать в тех местах, которые обычно видят мало солнечного света. Что ж, это было бы иронично – бактерия, происходящая из мест, где света нет в принципе, несёт людям свет. Об этом точно будут говорить.

0

Автор публикации

не в сети 2 недели

Энергострана.ру

0
Корреспондент портала
Комментарии: 0Публикации: 8320Регистрация: 11-05-2019