فراوری برق از گیاهان؛ یک فناوری شگفت انگیز! - وبلاگ محمدی

به گزارش وبلاگ محمدی، از گیاهان اغلب به عنوان منبع غذا، اکسیژن و تزئینات یاد می گردد، اما نه منبع برق. با این حال، دانشمندان کشف نموده اند که با مهار نقل و انتقال طبیعی الکترون ها در سلول های گیاهی، امکان فراوری برق به عنوان بخشی از یک سلول خورشیدی بیولوژیک سبز وجود دارد.

بعضی محققان برای اولین بار از فرایند فتوسنتز در گیاهان برای فراوری برق در قالب یک پیل سوختی فتوسنتزی استفاده نموده و می گویند این روش برای توسعه فناوری های سبز در آینده قابل استفاده است.

از گیاهان اغلب به عنوان منبع غذا، اکسیژن و تزئینات یاد می گردد، اما نه منبع برق. با این حال، دانشمندان کشف نموده اند که با مهار نقل و انتقال طبیعی الکترون ها در سلول های گیاهی، امکان فراوری برق به عنوان بخشی از یک سلول خورشیدی بیولوژیک سبز وجود دارد.

در یک مطالعه اخیر منتشر شده در نشریه ACS Applied Materials & Interfaces محققان برای اولین بار از یک گیاه گوشتی (succulent) برای ایجاد یک سلول خورشیدی بیولوژیک زنده که بر اساس فتوسنتز کار می نماید، استفاده نموده اند.

الکترون ها بطور طبیعی به عنوان بخشی از فرایند های بیولوژیک در همه سلول های زنده جابه جا می شوند. با وارد کردن الکترود ها می توان از این الکترون ها برای فراوری برق برای مصرف خارجی استفاده کرد. تحقیقات گذشته پیروز به ساخت پیل های سوختی با استفاده از باکتری شده بود، اما این ها مستلزم تغذیه مداوم بودند. این رویکرد نو از فرایند فتوسنتز استفاده می نماید یعنی فرایندی که گیاهان با استفاده از آن انرژی نور را به انرژی شیمیایی تبدیل می نمایند.

در طول این فرایند، جریان نور، الکترون ها را از آب به حرکت درمی آورد که در نهایت به فراوری اکسیژن و قند منجر می گردد. این به معنی آن است که سلول های زنده فتوسنتزی بطور مداوم در حال ساخت جریانی از الکترون ها هستند که می توان آن ها را به عنوان یک جریان نوری (photocurrent) مهار نموده و مانند یک سلول خورشیدی از آن برای تامین برق یک مدار خارجی استفاده کرد.

گیاهان خاصی مانند گیاهان گوشتی یافت شده در محیط های خشک، پوست ضخیمی برای نگهداری آب و مواد مغذی در درون برگ های خود دارند. تعدادی از محققان بر آن شدند تا این مساله را آزمایش نمایند که آیا می توان با استفاده از آب و مواد غذایی درون گیاهان به عنوان محلول الکترولیت یک پیل سوختی الکتروشیمیای، از فتوسنتز درون گیاهان گوشتی برای فراوری برق مصرفی پیل های خورشیدی زنده (living solar cells) استفاده کرد.

این محققان با استفاده از یک گیاه گوشتی موسوم به Corpuscularia lehmannii که با نام گیاه یخ هم شناخته شده است یک پیل خورشیدی زنده ایجاد کردند. آن ها یک آند آهنی و یک کاتد پلاتینومی را وارد یکی از برگ های این گیاه کردند و دریافتند که ولتاژ آن به مقدار 0.28 ولت (V) است.

زمانی که به درون یک مدار وصل شد، جریان نوری به مقدار 20 µA/cm 2 فراوری کرد. هر چند این اعداد کمتر از نیروی برق مربوط به یک باتری قلیایی سنتی است، اما این تنها مربوط به یک برگ است. محققان می گویند که روش آن ها می تواند توسعه فناوری های انرژی سبز و پایدار و چندمنظوره را در آینده امکان پذیر سازد.