Elektrisk energi fra planter - grønne kraftværker

Den direkte omdannelse af lysenergi til elektrisk energi ligger til grund for driften af ​​generatorer, der indeholder klorofyl. Klorofyll kan give og vedhæfte elektroner, når de udsættes for lys.

I 1972 fremsatte M. Calvin ideen om at skabe en solcelle, hvor klorofyl ville tjene som en kilde til elektrisk strøm, der var i stand til at fjerne elektroner fra visse specifikke stoffer under belysning og overføre dem til andre.

Calvin brugte zinkoxid som leder i kontakt med chlorophyll. Når man oplyser dette system, optrådte en elektrisk strøm med en densitet på 0,1 mikroamper per kvadratcentimeter i det.

Denne fotocelle fungerede ikke længe, ​​da klorofyl hurtigt mistede sin evne til at donere elektroner. For at forlænge fotocellens varighed blev der anvendt en yderligere elektronkilde, hydroquinon. I det nye system gav grønne pigment ikke kun sine egne, men også hydrokinonelektronerne væk.

Beregninger viser, at en sådan 10-kvadratmeter fotocelle kan have en effekt på cirka kilowatt.

Den japanske professor Fujio Takahashi brugte klorofyll ekstraheret fra spinatblade til at generere elektricitet. Den transistormodtager, som solcellepanelet var forbundet til, fungerede med succes.

Derudover er der igangværende undersøgelser i Japan for at konvertere solenergi til elektrisk energi ved hjælp af cyanobakterier dyrket i et næringsmedium. Et tyndt lag af dem påføres en transparent elektrode af zinkoxid og sammen med modelektroden nedsænket i en pufferopløsning. Hvis bakterien nu er oplyst, vises en elektrisk strøm i kredsløbet.

I 1973 beskrev amerikanerne W. Stockenius og D. Osterhelt et usædvanligt protein fra membranerne af violette bakterier, der lever i saltsøerne i Californiens ørkener. Det blev kaldt bakteriorhodopsin.

Det er interessant at bemærke, at bakteriorhodopsin forekommer i membranerne i halobakterier med mangel på ilt. Oxygenmangel i vandområder forekommer i tilfælde af intensiv udvikling af halobakterier.

Ved hjælp af bakteriorhodopsin absorberer bakterier solenergi og kompenserer derved for energitabet som følge af ophør af vejrtrækning.

Bakteriorhodopsin kan isoleres fra halobakterier ved at placere disse saltelskende væsener, der føles godt i en mættet opløsning af natriumchlorid i vand. Umiddelbart overløber de med vand og sprænger, mens deres indhold blandes med miljøet. Og kun membraner, der indeholder bakteriorhodopsin, bliver ikke ødelagt på grund af den stærke "pakning" af pigmentmolekyler, der danner proteinkrystaller (uden at kende strukturen, kaldte forskere dem lilla plaques).

I dem kombineres bakteriorhodopsin-molekylerne til triader og triaderne i regelmæssige hexagoner. Da plaques er signifikant større end alle andre halobakterielle komponenter, kan de let isoleres ved centrifugering. Efter vask af centrifugen opnås en pastaagtig masse af violet farve. 75 procent af det består af bakteriorhodopsin og 25 procent af phospholipider, der udfylder hullerne mellem proteinmolekylerne.

Phospholipider er fedtmolekyler i kombination med phosphorsyrerester. Der er ingen andre stoffer i centrifugen, hvilket skaber gunstige betingelser for at eksperimentere med bakteriorhodopsin.

Derudover er denne komplekse forbindelse meget modstandsdygtig over for miljøfaktorer. Den mister ikke aktivitet, når den opvarmes til 100 ° C og kan opbevares i køleskabet i årevis. Bakteriorhodopsin er resistent over for syrer og forskellige oxidationsmidler.

Årsagen til dens høje stabilitet skyldes, at disse halobakterier lever under ekstremt barske forhold - i mættede saltopløsninger, som i bund og grund er vandet i nogle søer i zonen med øde tropiske varme.

I et så ekstremt salt og også overophedet miljø kan organismer, der har almindelige membraner, ikke eksistere. Denne kendsgerning er af stor interesse i forbindelse med muligheden for at bruge bakteriorhodopsin som en transformer af lysenergi til elektrisk energi.

Hvis det bakteriohodopsin, der udfældes under påvirkning af calciumioner, tennes, er det ved hjælp af et voltmeter muligt at detektere tilstedeværelsen af ​​et elektrisk potentiale på membranerne. Hvis du slukker for lyset, forsvinder det. Forskere har således bevist, at bakteriorhodopsin kan fungere som en elektrisk strømgenerator.

I laboratoriet hos den berømte videnskabsmand, specialist inden for bioenergi V.P. Skulachev, blev processen med at inkorporere bakteriorhodopsin i en flad membran og betingelserne for dens funktion som en lysafhængig elektrisk strømgenerator nøje undersøgt.

Senere, i det samme laboratorium, blev der skabt elektriske elementer, hvori proteingeneratorer med elektrisk strøm blev brugt. Disse elementer havde membranfiltre imprægneret med phospholipider med bakteriorhodopsin og chlorophyll. Forskere mener, at lignende filtre med proteingeneratorer, der er forbundet i serie, kan tjene som et elektrisk batteri.

Forskning i brugen af ​​proteingeneratorer i laboratoriet hos V.P. Skulachev tiltrakk forskere nær opmærksomhed. Ved University of California skabte de det samme batteri, som, når det blev brugt i halvanden time, fik pæren til at gløde.

De eksperimentelle resultater giver håb om, at fotoceller, der er baseret på bakteriorhodopsin og chlorophyll, vil blive brugt som generatorer af elektrisk energi. Eksperimenterne, der udføres, er det første trin i oprettelsen af ​​nye typer fotovoltaiske celler og brændselsceller, der er i stand til at transformere lysenergi med stor effektivitet.

Se også: Andre alternative energikilder

Comments

[#1]

God dag til alle! Hvad skal man gøre, hvis der praktisk talt ikke er nogen sol, ingen vind, så varmen heller ikke er derfra. Vi smider brænde, gas, brændstof og smøremidler. Og der er en temperatur fra +10 til -5. Spørgsmål: hvordan man bruger denne temperatur til at generere elektricitet?

[#2 varme motor]

Alt i livet er simpelthen Helga, og energi er så simpelt som verden. Du kan diskutere med mig om enkelhed, men lad mig fortælle dig, at det er for tidligt for menneskeheden at kende denne opskrift. Først skal vi lære, hvordan vi kommer sammen med hinanden, for at stoppe krige og ødelæggelse. At lære folk at skabe, ikke skabe affald, kreativitet. Og så går mysteriet løs. Jeg bekymrer mig for balance i systemet, hvis vi alle ikke har nogen steder at leve for at forstyrre det. Hvis du forstår mig, skal du personligt ikke have problemer med energi. Det betyder ikke noget, hvor du bor, på jordens pol, på månen eller i universets vidstrækning. Hvis du konstant ikke har nok penge eller andre ressourcer, vil du sandsynligvis ikke forstå mig, før du lærer at leve i henhold til naturlovene. Og så, først da, vil du se et hav af energi, og du vil se floder, der strømmer ind i dette hav.