Augalų elektros energija - žaliosios elektrinės

Tiesioginis šviesos energijos pavertimas elektros energija yra generatorių, turinčių chlorofilo, veikimas. Chlorofilas gali duoti ir pritvirtinti elektronus, kai yra veikiamas šviesos.

1972 m. M. Calvinas iškėlė idėją sukurti saulės elementą, kuriame chlorofilas tarnautų kaip elektros srovės šaltinis, galintis nuimti elektronus iš tam tikrų apšviestų medžiagų ir perduoti juos kitiems.

Kalvinas, naudodamas cinko oksidą kaip laidininką, kontaktuodamas su chlorofilu. Apšviečiant šią sistemą, joje atsirado elektros srovė, kurios tankis buvo 0,1 mikroamperio kvadratiniame centimetre.

Šis fotoelementas ilgai neveikė, nes chlorofilas greitai prarado sugebėjimą paaukoti elektronus. Norėdami prailginti fotoelemento veikimo laiką, buvo naudojamas papildomas elektronų šaltinis - hidrochinonas. Naujojoje sistemoje žalias pigmentas atidavė ne tik savo, bet ir hidrochinono elektronus.

Skaičiavimai rodo, kad tokio 10 kvadratinių metrų fotoelemento galia gali būti apie kilovatus.

Japonijos profesorius Fujio Takahashi elektros energijai gaminti panaudojo chlorofilą, išgautą iš špinatų lapų. Sėkmingai veikė tranzistoriaus imtuvas, prie kurio buvo prijungtas saulės skydelis.

Be to, Japonijoje vykdomi tyrimai, kaip saulės energiją paversti elektros energija, naudojant cianobakterijas, užaugintas maistinėje terpėje. Plonas jų sluoksnis užpilamas ant permatomo cinko oksido elektrodo ir kartu su priešiniu elektrodu panardinamas į buferinį tirpalą. Jei bakterijos dabar apšviečiamos, grandinėje atsiras elektros srovė.

1973 m. Amerikiečiai W. Stockenius ir D. Osterhelt aprašė neįprastą baltymą iš violetinių bakterijų, gyvenančių Kalifornijos dykumų druskos ežeruose, membranų. Jis buvo vadinamas bacteriorhodopsin.

Įdomu pastebėti, kad bakteriofododinas pasirodo halobakterijų membranose, kai trūksta deguonies. Deguonies trūkumas vandens telkiniuose atsiranda esant intensyviam halobakterijų vystymuisi.

Naudodamos bakteriofodsiną, bakterijos sugeria saulės energiją ir taip kompensuoja energijos trūkumą, atsirandantį dėl kvėpavimo nutraukimo.

Bakterijododopsiną galima išskirti iš halobakterijų pateikiant šias druską mylinančias būtybes, kurios puikiai jaučiasi prisotintame natrio chlorido vandenyje. Iškart jie perpildomi vandeniu ir sprogo, o jų turinys susimaišo su aplinka. Ir tik membranos, turinčios bakteriofododino, nėra sunaikinamos dėl to, kad pigmento molekulės, „sudarančios“ baltymų kristalus, yra „supakuotos“ (nežinodamos struktūros, mokslininkai jas pavadino purpurinėmis plokštelėmis).

Juose bakteriofododino molekulės sujungiamos į triadas, o triados į taisyklingus šešiakampius. Kadangi plokštelės yra žymiai didesnės nei visi kiti halobakteriniai komponentai, jas galima lengvai atskirti centrifuguojant. Išplovus centrifugą, gaunama violetinės spalvos pastos masė. 75 proc. Jo sudaro bakteriofodopsinas ir 25 proc. Fosfolipidai, užpildantys tarpus tarp baltymo molekulių.

Fosfolipidai yra riebalų molekulės kartu su fosforo rūgšties liekanomis. Centrifugoje nėra jokių kitų medžiagų, kurios sudaro palankias sąlygas eksperimentuoti su bakteriofodopsinu.

Be to, šis sudėtingas junginys yra labai atsparus aplinkos veiksniams. Šildomas iki 100 ° C nepraranda savo aktyvumo ir gali būti laikomas šaldytuve metus. Bakterioodopsinas yra atsparus rūgštims ir įvairiems oksidatoriams.

Didelio stabilumo priežastis yra ta, kad šios halobakterijos gyvena ypač atšiauriomis sąlygomis - sočiuose druskos tirpaluose, kurie iš esmės yra kai kurių ežerų vandenys dykumų srityje, sudeginti tropinių karščių.

Tokioje ypač sūrioje ir perkaitintoje aplinkoje organizmai, turintys įprastas membranas, negali egzistuoti. Šis faktas yra labai įdomus, susijęs su galimybe naudoti bakteriofodopsiną kaip šviesos energijos transformatorių į elektros energiją.

Jei bakteriofodsinas, nusodintas veikiant kalcio jonams, yra apšviestas, tada naudojant voltmetrą galima nustatyti elektrinį potencialą membranose. Jei išjungsite šviesą, ji dings. Taigi, mokslininkai įrodė, kad bakterioterapodinas gali veikti kaip elektros srovės generatorius.

Garsaus mokslininko, bioenergetikos srities specialisto V. P. Skulačiovo laboratorijoje buvo kruopščiai ištirtas bakteriotertodopsino įtraukimo į plokščią membraną procesas ir jo, kaip nuo šviesos priklausomo elektros srovės generatoriaus, veikimo sąlygos.

Vėliau toje pačioje laboratorijoje buvo sukurti elektriniai elementai, kuriuose buvo naudojami baltymų elektros srovės generatoriai. Šie elementai turėjo membraninius filtrus, įmirkytus fosfolipidais su bakteriofodopsinu ir chlorofilu. Mokslininkai mano, kad panašūs filtrai su baltymų generatoriais, sujungti nuosekliai, gali tarnauti kaip elektrinė baterija.

Baltymų generatorių naudojimo tyrimai V. P. Skulačiovo laboratorijoje sulaukė didelio mokslininkų dėmesio. Kalifornijos universitete jie sukūrė tą pačią bateriją, kuri, panaudojus pusantros valandos, privertė lemputę pašviesėti.

Eksperimento rezultatai teikia vilties, kad fotoelementai, kurių pagrindai yra bakteriofodopsinas ir chlorofilas, bus naudojami kaip elektros energijos generatoriai. Atlikti eksperimentai yra pirmasis naujų fotoelektrinių ir kuro elementų, galinčių dideliu efektyvumu transformuoti šviesos energiją, sukūrimo etapas.

Taip pat žiūrėkite: Kiti alternatyvūs energijos šaltiniai