Növényekből származó villamos energia - zöld erőművek

A fényenergia elektromos energiává történő közvetlen átalakulása a klorofilltartalmú generátorok működésének alapjául szolgál. A klorofill képezhet és rögzíthet elektronokat, ha fénynek van kitéve.

1972-ben M. Calvin egy olyan napelem létrehozásának gondolatát terjesztette elő, amelyben a klorofill elektromos áram forrása lenne, amely képes megvilágítani bizonyos meghatározott anyagokat és elektronokat eljuttatni más megvilágítás alatt.

Calvin cink-oxidot használt vezetőként klorofilldel érintkezve. Amikor ezt a rendszert megvilágítottuk, 0,1 mikrométer / négyzetcentiméter sűrűségű elektromos áram jelent meg benne.

Ez a fotocella hosszú ideig nem működött, mivel a klorofill gyorsan elvesztette képességét elektronok adományozására. A fotocellás időtartamának meghosszabbításához további elektronforrást, hidrokinont használtunk. Az új rendszerben a zöld pigment nemcsak a sajátját, hanem a hidrokinon elektronjait is odaadta.

A számítások azt mutatják, hogy egy ilyen 10 négyzetméteres fotocellának kb.

Fujio Takahashi japán professzor a spenótlevélből kivont klorofill felhasználásával villamos energiát állított elő. A tranzisztor vevőegység, amelyhez a napelem csatlakoztatva volt, sikeresen működött.

Ezen felül Japánban kutatásokat folytatnak a napenergia elektromos energiává történő átalakításáról tápanyagban termesztett cianobaktériumok felhasználásával. Ezek vékony rétegét felvisszük egy átlátszó cink-oxid elektródra, és az ellen-elektróddal együtt pufferoldatba merítjük. Ha a baktériumok most világítanak, akkor az áramkörben elektromos áram jelenik meg.

1973-ban az amerikaiak W. Stockenius és D. Osterhelt egy szokatlan fehérjét írtak le a kaliforniai sivatagokban fekvő, lila baktériumok membránjaiból. Ezt bakteriofodinnak nevezték.

Érdekes megjegyezni, hogy a bakteriofodszsin a halobakteriák membránjaiban jelenik meg oxigénhiány mellett. A víztestekben az oxigénhiány a baktériumok intenzív fejlődése esetén fordul elő.

A bakteriálishodopszin segítségével a baktériumok felszívják a Nap energiáját, ezáltal kompenzálva a légzés megszűnéséből adódó energiahiányt.

A bakteriofodszsin izolálható a halakbaktériumokból azáltal, hogy ezeket a sót szerető lényeket jól érzik magukat víz nátrium-klorid telített oldatában. Azonnal vízzel túlfolynak és felszakadnak, miközben tartalmuk keveredik a környezettel. És csak a bakteriofodszint tartalmazó membránokat nem pusztítják el a fehérjekristályokat képező pigmentmolekulák erőteljes „csomagolása” miatt (a szerkezet ismerete nélkül a tudósok lila plakkoknak nevezték őket).

Ezekben a bakteriálishodopszin molekulákat triádokká, a hármasokat pedig szabályos hatszögekké kombinálják. Mivel a plakkok szignifikánsan nagyobbak, mint az összes többi halogén baktériumkomponens, centrifugálással könnyen elkülöníthetők. A centrifuga mosása után paszta tömegű lila színű anyagot kapunk. Ennek 75% -a bakteriofodin és 25% foszfolipidekből áll, amelyek kitöltik a fehérjemolekulák közötti réseket.

A foszfolipidek zsírmolekulák, foszforsavmaradékokkal kombinálva. A centrifugában nincsenek más anyagok, amelyek kedvező feltételeket teremtenek a bakteriofodsinnal végzett kísérletekhez.

Ezenkívül ez a komplex vegyület nagyon ellenálló a környezeti tényezőkkel. 100 ° C-ra hevítve nem veszíti el tevékenységét, és évekig tárolhatja a hűtőszekrényben. A bakteriofodin ellenálló savakkal és különféle oxidáló szerekkel.

Magas stabilitásának oka az a tény, hogy ezek a halogén baktériumok rendkívül szélsőséges körülmények között élnek - telített sóoldatokban, amelyek lényegében az elhagyatott trópusi hőség övezetében lévő egyes tavak vizei.

Ilyen rendkívül sós és túlhevített környezetben a normál membránnal rendelkező szervezetek nem létezhetnek. Ez a tény nagy érdeklődésre számít annak lehetősége kapcsán, hogy a bakteriofodin alkalmazható a fényenergia elektromos energiává történő transzformátoraként.

Ha a kalciumionok hatására kicsapódott bakteriofodsin megvilágul, akkor voltmérővel meg lehet határozni a membránokon elektromos potenciál jelenlétét. Ha kikapcsolja a fényt, az eltűnik. Így a tudósok bebizonyították, hogy a bacteriorhodopsin elektromos áramgenerátorként működhet.

A híres tudós, a bioenergia szakember, V. P. Skulachev laboratóriumában alaposan megvizsgálták a bacteriorhodopsin lapos membránba történő beépítésének folyamatát és a fényfüggő elektromos áramgenerátor működésének feltételeit.

Később ugyanabban a laboratóriumban olyan elektromos elemeket hoztak létre, amelyekben elektromos áramfehérjéket generáltak. Ezen elemek membránszűrőivel foszfolipidekkel impregnáltak bakteriofodin és klorofill. A tudósok úgy vélik, hogy a fehérjegenerátorokkal hasonló, sorba kapcsolt szűrők elektromos akkumulátorként szolgálhatnak.

Skulachev V. P. fehérjegenerátorok alkalmazásának kutatása felhívta a tudósok figyelmét. A kaliforniai egyetemen ugyanazt az akkumulátort készítették, amely másfél órás használat után a villanykörte izzóvá vált.

A kísérleti eredmények reményt adnak arra, hogy a bakteriofodin és a klorofill alapú fotósejteket használják villamos energia generátorokként. Az elvégzett kísérletek az új típusú fotovoltaikus és üzemanyagcellák létrehozásának első lépései, amelyek nagy hatékonysággal képesek a fényenergia átalakítására.

Lásd még: Egyéb alternatív energiaforrások