Топливные элементы из водных растений стали в 5 раз эффективнее

Почти все о энергопроизводстве мы могли бы выяснить у растений, кои неустанно, в течение миллионов лет, превращали воду и солнечный свет в экологически чистую энергию. Не так давно инженерам Кембриджского института удалось заново сымитировать фотосинтез с помощью искусственных листьев, в коих в роли горючего выступают электроны водных растений. Заявляется, что новое изобретение в 5 раз эффективнее имеющихся аналогов, при этом намного гораздо дешевле в производстве и проще в использовании.

Во определенное время фотосинтеза, водные растения (биологическое царство, одна из основных групп многоклеточных организмов, включающая в себя в том числе мхи, папоротники, хвощи, плауны, голосеменные и цветковые растения) производят электроны в собственных клетках, часть из коих выходят за ее пределы, где и «собираются» с помощью особых устройств. Топливные элементы, построенные по этому принципу, нередко называют биофотогальваническими элементами (BPV). Они генерируют энергию за счёт 2-ух основных процессов: скопление (улавливание лучей света для производства электронов) и передача электричества.

В большинстве топливных частей на основе водных растений, эти процессы происходят в одном отделении. Учёные из Кембриджа сообразили, что они могут повысить эффективность устройства если поделить их.

«Накопление и перенос электроэнергии нередко имеют противоречивые потребности, — говорит Кади Лиис Саар, главный автор исследования. — К примеру, накопительное приспособление должно подвергаться воздействию солнечных лучей для наибольшей эффективности, в то определенное время как для передачи энергии этого не требуется».

В итоге команда ученых разработала приспособление с двумя камерами, 1-ая их которых обеспечивает нужные условия для производства электроэнергии с большим КПД, а вторая – разрешает сохранять энергию для следующего использования, к примеру, после заката солнца.

«Разделение процессов скопления и передачи электричества означало, что у нас получится повысить производительность аксессуара за счёт уменьшения его компонент, — говорит Туомас Ноулз, соавтор исследования. — В микромасштабах воды ведут себя по другому, что позволило нам сделать более действенные элементы, кои обладают низким внутренним сопротивлением и наименьшими электрическими потерями».

Исследователи смогли достигнуть ещё большей эффективности и уменьшения утрат электронов в процессе фотосинтеза за счет на генном уровне модифицированных водных растений. Новый макет получил энергетическую плотность 0,5 Вт/м2, что в 5 раз больше, чем в прошлом проекте команды.

Это довольно низкое значение по сопоставлению с другими фотогальваническими элементами, но приспособление на основе водных растений является более «зеленоватой» альтернативой (во всех смыслах). Их про-во проще и гораздо дешевле, что перспективно для использования в развивающихся странах.