По словам китайских ученых, стоящих за инновацией, новая технология может использовать океан в качестве зеленой живой батареи.
Исследовательская группа в восточном Китае сообщила о разработке первого в мире биофотоэлектрического устройства, использующего огромную армию микробов. Удельная мощность новой системы увеличилась на порядок.
На данный момент производительность батареи не может сравниться с фотоэлектрическими элементами на основе полупроводников, но, по мнению исследователей, она открывает более экологически безопасный и потенциально более экономичный способ выработки электроэнергии непосредственно из света. Работа была опубликована в журнале Nature Communications.
Миниатюрная бионическая океанская батарея была вдохновлена морскими микробными экосистемами— сказал ведущий автор Чжу Хуавей из Государственной ключевой лаборатории микробных ресурсов.
Водоросли, такие как цианобактерии, также известные как сине-зеленые водоросли, называются первичными продуцентами в морских микробных экосистемах. Они собирают солнечную энергию и углекислый газ для производства органических веществ. Благодаря их усилиям солнечная энергия передается электронам и сохраняется в органическом веществе. После разрушения некоторые органические вещества оседают на морском дне, где они становятся пищей для микроорганизмов и участвуют в их метаболизме.
Солнечная энергия является главной движущей силой этих биогеохимических циклов. Чтобы повысить производительность и эффективность, исследователи построили специальное устройство, реализующее цикл в одной батарее.
Исследователи поместили четыре типа микроорганизмов, включая водоросли, в похожее на батарею устройство, наполненное морской водой. Микроорганизмы преобразовывали солнечный свет в сахар, а затем использовали сахар для производства чистого электричества. По словам исследователей, батарея выдавала максимальную мощность 380 микроватт и стабильно работала более месяца, что делает ее пригодной для сверхмаломощных объектов.
Это не только доказывает, что четырехвидовая система оптимальна с точки зрения удельной мощности и стабильности, но также показывает, что поддержание полной трехуровневой экологической структуры является эффективным способом биофотоэлектрического преобразования. Аккумулятор может служить альтернативным источником электроэнергии для сверхмаломощных объектов, таких как датчики окружающей среды Интернета вещей. Одной миниатюрной бионической океанской батареи, генерирующей сотни микроватт, достаточно для поддержания этих небольших объектов— сказал Чжу.
Используя солнечную энергию в качестве единственного источника энергии, эта бионическая батарея может работать даже на Марсе, пока доступны вода, углекислый газ и минералы. Команда ищет эффективные способы повышения выходной мощности. Как и в случае с широко используемыми солнечными элементами, одна из стратегий заключается в объединении биосолнечных элементов в стопку для достижения более высокого выходного напряжения и тока для более мощных объектов.
