Elektrisk energi fra planter - grønne kraftverk

Den direkte transformasjonen av lysenergi til elektrisk energi ligger til grunn for driften av generatorer som inneholder klorofyll. Klorofyll kan gi og feste elektroner når de blir utsatt for lys.

I 1972 la M. Calvin frem ideen om å lage en solcelle, der klorofyll ville tjene som en kilde til elektrisk strøm, i stand til å fjerne elektroner fra visse spesifikke stoffer under belysning og overføre dem til andre.

Calvin brukte sinkoksid som leder i kontakt med klorofyll. Når du belyser dette systemet, dukket det opp en elektrisk strøm med en tetthet på 0,1 mikroamper per kvadratcentimeter.

Denne fotocellen fungerte ikke så lenge, siden klorofyll raskt mistet evnen til å donere elektroner. For å forlenge varigheten av fotocellen ble en ekstra elektronkilde, hydrokinon, brukt. I det nye systemet ga grønt pigment ikke bare sine egne, men også hydrokinonelektronene.

Beregninger viser at en slik fotocelle på 10 kvadratmeter kan ha en effekt på omtrent kilowatt.

Den japanske professoren Fujio Takahashi brukte klorofyll ekstrahert fra spinatblader for å generere strøm. Transistormottakeren som solcellepanelet ble koblet til, fungerte vellykket.

I tillegg pågår studier i Japan for å konvertere solenergi til elektrisk energi ved bruk av cyanobakterier dyrket i et næringsmedium. Et tynt lag av dem påføres en gjennomsiktig elektrode av sinkoksyd og sammen med motelektroden nedsenket i en bufferløsning. Hvis bakteriene nå blir opplyst, vil en elektrisk strøm vises i kretsløpet.

I 1973 beskrev amerikanerne W. Stockenius og D. Osterhelt et uvanlig protein fra membranene til fiolette bakterier som lever i saltsjøene i ørkenene i California. Det ble kalt bakteriorhodopsin.

Det er interessant å merke seg at bakteriorhodopsin vises i membranene til halobakterier med mangel på oksygen. Oksygenmangel i vannmasser oppstår i tilfelle intensiv utvikling av halobakterier.

Ved bruk av bakteriorhodopsin absorberer bakteriene solens energi, og kompenserer derved energidepartementet som følge av pustestopp.

Bakteriorhodopsin kan isoleres fra halobakterier ved å plassere disse saltelskende skapningene som føles flotte i en mettet løsning av natriumklorid i vann. Umiddelbart strømmer de over av vann og sprenger, mens innholdet blandes med miljøet. Og bare membraner som inneholder bakteriorhodopsin blir ikke ødelagt på grunn av den sterke "pakningen" av pigmentmolekyler som danner proteinkrystaller (uten å vite strukturen, kalte forskere dem lilla plakk).

I dem kombineres bakteriorhodopsin-molekylene til triader, og triadene til vanlige sekskanter. Siden plakk er betydelig større enn alle andre halobakterielle komponenter, kan de lett isoleres ved sentrifugering. Etter vask av sentrifugen oppnås en pastaaktig masse av fiolett farge. 75 prosent av det består av bakteriorhodopsin og 25 prosent av fosfolipider som fyller hullene mellom proteinmolekylene.

Fosfolipider er fettmolekyler i kombinasjon med fosforsyrerester. Det er ingen andre stoffer i sentrifugen, noe som skaper gunstige betingelser for å eksperimentere med bakteriorhodopsin.

I tillegg er denne komplekse forbindelsen veldig motstandsdyktig mot miljøfaktorer. Den mister ikke aktiviteten når den varmes opp til 100 ° C og kan oppbevares i kjøleskapet i flere år. Bakteriorhodopsin er resistent mot syrer og forskjellige oksidasjonsmidler.

Årsaken til den høye stabiliteten skyldes at disse halobakteriene lever under ekstremt tøffe forhold - i mettede saltløsninger, som i hovedsak er vannet i noen innsjøer i området for ørkener brent av tropisk varme.

I et så ekstremt salt, og også overopphetet miljø, kan organismer som har vanlige membraner ikke eksistere. Dette faktum er av stor interesse i forbindelse med muligheten for å bruke bakteriorhodopsin som en transformator av lysenergi til elektrisk energi.

Hvis det bakteriehodopsin som presipiteres under påvirkning av kalsiumioner blir opplyst, og ved bruk av et voltmeter er det mulig å oppdage tilstedeværelsen av elektrisk potensial på membranene. Slår du av lyset, forsvinner det. Dermed har forskere bevist at bakteriorhodopsin kan fungere som en elektrisk strømgenerator.

I laboratoriet til den berømte forskeren, spesialist innen bioenergi V.P. Skulachev, ble prosessen med å innlemme bakteriorhodopsin i en flat membran og betingelsene for å fungere som en lysavhengig elektrisk strømgenerator nøye studert.

Senere, i det samme laboratoriet, ble det laget elektriske elementer der proteingeneratorer av elektrisk strøm ble brukt. Disse elementene hadde membranfilter impregnert med fosfolipider med bakteriorhodopsin og klorofyll. Forskere mener at lignende filtre med proteingeneratorer, koblet i serie, kan tjene som et elektrisk batteri.

Forskning om bruk av proteingeneratorer i laboratoriet til V.P. Skulachev vakte oppmerksomhet fra forskere. Ved University of California skapte de det samme batteriet som, når det ble brukt i halvannen time, fikk lyspæren til å glø.

De eksperimentelle resultatene gir håp om at fotoceller basert på bakteriorhodopsin og klorofyll vil bli brukt som generatorer av elektrisk energi. Eksperimentene som er utført er det første trinnet i opprettelsen av nye typer fotovoltaiske og brenselceller som kan transformere lysenergi med stor effektivitet.

Se også: Andre alternative energikilder

Comments

[#1]

God dag til alle! Hva gjør man hvis det praktisk talt ikke er sol, ingen vind, så varmen er heller ikke derfra. Vi kaster bort ved, gass, drivstoff og smøremidler. Og det er en temperatur fra +10 til -5. Spørsmål: hvordan bruke denne temperaturen til å generere strøm?

[#2 varmemotor]

Alt i livet er ganske enkelt Helga, og energi er like enkelt som verden. Du kan krangle med meg om enkelhet, men la meg fortelle deg at det er for tidlig for menneskeheten å kjenne denne oppskriften. Først må vi lære å komme sammen, for å stoppe kriger og ødeleggelser. Å lære folk å skape, ikke skape søppel, kreativitet. Og så løsner mysteriet. Jeg bekymrer meg for balansen i systemet, hvis vi alle ikke har noen steder å leve for å gjøre det opprørt. Hvis du forstår meg, bør du personlig ikke ha problemer med energi. Det spiller ingen rolle hvor du bor, på jordens pol, på månen eller i universets enorme bredde. Hvis du stadig ikke har nok penger eller andre ressurser, vil du sannsynligvis ikke forstå meg før du lærer å leve i henhold til naturlovene. Og da, først da, vil du se et hav av energi, og du vil se elver som renner ut i dette havet.