Растителни батерии

Израелски физици изобретиха нов тип батерии, които извличат електричеството от вода, разлагайки молекулите й с помощта на белтъци, които растенията използват в процеса на фотосинтеза, става ясно от статия, публикувана в списанието Nature Communications.

Растенията, бактериите и други микроорганизми преобразуват светлинната енергия в хранителни вещества с помощта на тъй наречените фотосистеми I и II, които включват в себе си няколко десетки отделни компоненти - белтъци, мазнини и пигменти - хлорофили. Първата система улавя фотоните от видимия спектър на лъчение и преобразува енергията им в свободни електрони, а втората разделя водната молекула на кислород и водород и използва последния за събирането на молекули с хранителни вещества.

Група учени, начело с Итамар Вилнер от Еврейския университет в Ерусалим, изследвала начините за създаване на източници за захранване с електричество на базата на втората фотосистема, за работата на които не е нужен никакъв химически компонент - въглекисел газ или катализатор, разрушаващ се в процеса на използване.

Вилнер и колегите му решили този проблем с помощта на два природни компонента на полюсите на батерията. Анодът - отрицателният полюс, бил създаден по следния начин. Първо учените развили колония от синьо-зелени бактерии Mastigocladus laminosus и извлекли от клетките им молекули фотосинтезиращи белтъци. След това физиците създали неголям златен електрод, чиято повърхност била покрита със специален полимер и към свободните "опашки" се прикрепяли молекули от фотосистема ІІ. Този полимер изпълнявал едновременно две функции - задължал молекулите на фотосистемата на място и се явявал проводник, по който свободните електрони протичали към златния електрод.

Положителният полюс - катодът, бил създаден от стъкловъглерод, повърхността на който била покрита с въглеродни нанотръбички и с фермента билирубин оксидаза. Това вещество улавя свободните електрони и ги използва за превръщането на свободния кислород във водна молекула. Както обясняват физиците, тази реакция спира изпускането на кислорода, извлечен от водната молекула в анода.

Авторите превърнали идеята си в практика и проверили резултатите. Устройството успешно генерирало електрически ток в продължение на три часа и продължило да работи 10 часа след това, снижавайки ефективността си на 10%.

Според изследователите биобатерията преобразува около 1% от светлинната енергия в електрическа, което според тях е достатъчен среден показател. Другите фотосинтезиращи акумулатори до момента са достигали ефективност между 0,2 и 3,3%. За сметка на това те изисквали постоянното добавяне на катализатори и допълнителни реагенти, което ги прави неподходящи за промишлена и битова употреба.

Изследователите планират да подобрят работата на своето изобретение, разработвайки по-ефективна "опаковка" и присъединявайки молекули на фотосистемата към отрицателния полюс на биобатерията.

Източник: ria.ru