Батарея, работающая на фотосинтезе

25.01.2023

Растения часто считаются источниками пищи, кислорода и украшения, но не источником электричества. Однако ученые обнаружили, что, используя естественный транспорт электронов в растительных клетках, можно производить электроэнергию как часть биологической экологической солнечной батареи.

Ученеые впервые использовали суккулентное растение для создания живой "биосолнечной батареи", работающей с помощью фотосинтеза.

Электроны естественным образом транспортируются как часть био процессов во всех живых клеточках, от микробов и грибов до растений и животных. Благодаря введению электродов клетки можно использовать для производства электроэнергии, которую можно использовать снаружи. Предыдущие исследования создавали топливные элементы с использованием бактерий, но они нуждались в постоянном питании. Этот новый подход использует фотосинтез, процесс, посредством которого растения превращают энергию света в химическую энергию, чтобы генерировать ток.

Во время этого процесса свет запускает поток электронов из воды, что приводит к образованию кислорода и сахара. Это означает, что живые фотосинтетические клетки постоянно производят поток электронов, которые можно оттянуть как фотофоток и использовать для питания внешнего контура, как солнечный элемент.

Некоторые растения, например суккуленты в засушливой среде, имеют толстую кутикулу, которая содержит воду и питательные вещества в листьях. Янов Шлосберг, Гади Шустер и Адир хотели впервые проверить, может ли фотосинтез в суккулентах создавать энергию для живых солнечных элементов, используя их внутреннюю воду и питательные вещества как раствор электролита электрохимического элемента.

Исследователи создали живую солнечную батарею, используя суккулент Corpuscularia lehmannii, который также называют "ледяным растением". Они вставили железный анод и платиновый катод в один из листьев растения и обнаружили, что его напряжение составляло 0,28 В. При подключении к цепи он производил плотность фототока до 20 мкА/см 2 под действием света и мог продолжать производить ток более суток. Хотя эти цифры меньше, чем у традиционной щелочной батареи, они отображают только одну створку.

Предыдущие исследования подобных органических устройств свидетельствуют о том, что последовательное соединение нескольких створок может увеличить напряжение. Команда специально разработала живой солнечный элемент таким образом, чтобы протоны во внутреннем растворе листьев могли объединяться с образованием газообразного водорода на катоде, и этот водород можно собирать и использовать в других целях.

<< Назад: Пучок холодных атомов без лазерного охлаждения 26.01.2023

>> Вперед: Световое загрязнение затрудняет наблюдение за звездами 25.01.2023

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Канада планирует построить космодром 06.04.2026

Развитие космической инфраструктуры все чаще становится вопросом не только науки и технологий, но и национальной безопасности. Многие государства стремятся получить независимый доступ к космическим запускам, чтобы не зависеть от внешних партнеров и укреплять собственный технологический суверенитет. На этом фоне Канада объявила о запуске масштабного проекта по созданию собственного космодрома. Министр обороны Канады Дэвид Мак-Гинти сообщил, что правительство страны инвестирует 200 млн канадских долларов, что составляет около 150 млн долларов США, в строительство национального космодрома. Эти средства станут частью долгосрочной программы развития суверенных возможностей космических запусков. По словам Мак-Гинти, Министерство обороны подписало 10-летнее соглашение с компанией MLS на сумму 200 млн долларов. В рамках этого контракта планируется строительство стартовой площадки, которая будет использоваться не только военными структурами, включая Министерство обороны и Вооруженные силы ...>>

Обновленные телевизоры Xiaomi S Mini LED TV 2026 06.04.2026

Компания Xiaomi представила обновленную серию телевизоров S Mini LED TV 2026, которая заметно отличается от версии, недавно вышедшей на европейский рынок. Новое поколение ориентировано на расширенные возможности отображения и более гибкую конфигурацию экранов, что делает линейку более универсальной для разных сценариев использования. В обновленной серии Xiaomi S Mini LED TV 2026 предлагается сразу пять диагоналей, начиная от 55 дюймов и заканчивая внушительными 100 дюймами. Флагманская модель оснащена 1920 зонами локального затемнения, способна достигать пиковой яркости до 2000 нит и поддерживает частоту обновления изображения до 288 Гц, что делает ее особенно привлекательной для динамичного контента и игр. Младшая модель в линейке отличается в первую очередь количеством зон локального затемнения, которых здесь 576, однако остальные ключевые характеристики остаются на уровне старших версий. Это позволяет сохранить высокое качество изображения даже в более доступном сегменте, не ж ...>>

Беспилотный грузовой самолет с двигателем AEP100 05.04.2026

Авиационная отрасль стоит перед масштабной задачей перехода к экологически чистым технологиям, и одним из наиболее перспективных направлений считается использование водорода в качестве топлива. Этот элемент рассматривается как потенциальная альтернатива традиционным видам авиационного топлива благодаря своей энергоэффективности и отсутствию углеродных выбросов при использовании. На этом фоне Китай сообщил об успешном испытании беспилотного грузового самолета, оснащенного турбовинтовым двигателем AEP100 мегаваттного класса, работающим на водороде. Это событие стало важным этапом в развитии авиационных технологий, так как позволило протестировать двигатель в реальных условиях полета, а не только в лабораторной среде. Испытательный полет был проведен в субботу, 4 апреля, в городе Чжучжоу, расположенном в китайской провинции Хунань. Именно там впервые в реальных условиях был задействован водородный авиационный двигатель подобной мощности, что дало возможность оценить его стабильность ...>>

Кухонные губки выделяют значительное количество микропластика 05.04.2026

Кухонные губки - один из самых используемых предметов в быту - могут быть недооцененным источником микропластика. Ученые из Боннского университета изучили, сколько таких частиц выделяется во время мытья посуды и как это влияет на окружающую среду. Выяснилось, что губки действительно ежегодно выделяют измеримое количество микропластика, однако основной вред экологии связан не с этим, а с расходом воды. В работе оценивали реальное выделение микропластика и его влияние с помощью анализа жизненного цикла (LCA). Исследование объединило лабораторные эксперименты и подход "гражданской науки": добровольцы из Германии и Северной Америки использовали разные типы губок в быту и фиксировали процесс. Губки взвешивали до и после использования, а также тестировали в лаборатории с помощью устройства SpongeBot, имитирующего мытье посуды. Результаты показали, что все губки изнашиваются и выделяют микропластик - примерно от 0,68 до 4,21 г на человека в год, в зависимости от состава. При этом губки ...>>

Гуманоид-спринтер Unitree H1 04.04.2026

Развитие гуманоидной робототехники сегодня стремительно приближается к уровню, при котором машины начинают уверенно имитировать не только движения человека, но и его физические возможности. Особенно активно в этом направлении работают компании из Китая, и очередное достижение Unitree Robotics стало заметной вехой в индустрии. Компания официально сообщила, что их антропоморфный робот Unitree H1 установил мировой рекорд скорости среди полноразмерных гуманоидов. В ходе испытаний машина продемонстрировала характеристики, которые ранее считались недостижимыми для подобного класса устройств, особенно с учетом их массы и конструкции. Во время тестового забега Unitree H1 разогнался до 3,3 метра в секунду, что соответствует примерно 12 километрам в час. Для сравнения, средняя скорость ходьбы человека составляет около 5 километров в час. Хотя до уровня профессионального бега роботам еще далеко, для гуманоидной системы массой около 47 килограммов такой результат считается значительным инжен ...>>

Случайная новость из Архива Древние микроорганизмы демонстрируют основы эволюционной стратегии 13.03.2026 Вопрос о том, как и когда в живой природе возник механизм выбора партнера, остается одним из ключевых в эволюционной биологии. Долгое время считалось, что подобное поведение характерно преимущественно для сложных организмов с развитой нервной системой. Однако современные исследования показывают, что истоки этого явления могут уходить значительно глубже - к самым ранним формам жизни. Ученые из Института Вейцмана пришли к неожиданному выводу: даже одноклеточные дрожжи способны осуществлять осмысленный, с точки зрения эволюции, выбор партнера. Их поведение оказалось далеко не случайным, а подчиненным сложным критериям, направленным на повышение жизнеспособности будущих поколений. Ранее считалось, что способность выбирать "идеального" партнера является признаком высокоорганизованных существ. Тем не менее проведенное исследование показало, что дрожжи используют стратегию, которая позволяет оптимизировать генетическую комбинацию потомства. Таким образом, даже на уровне одной клетки проявляются элементы адаптивного поведения. В рамках масштабного эксперимента исследователи проанализировали взаимодействие миллионов клеток. Для отслеживания генетических связей применялась технология молекулярных штрих-кодов, благодаря которой удалось точно определить, какие клетки склонны объединяться и какие комбинации оказываются наиболее успешными с точки зрения выживания потомков. Выяснилось, что выбор партнера у дрожжей зависит от условий окружающей среды. Когда ресурсы доступны в достаточном объеме, предпочтение отдается наиболее "сильным" партнерам. Однако в стрессовых условиях, например при нехватке пищи, решающим фактором становится генетическая дистанция между клетками. Особенно важным оказалось существование оптимального уровня различий между родительскими организмами. Слишком близкое родство, как и чрезмерная генетическая удаленность, негативно влияет на жизнеспособность потомства. Наилучшие результаты достигаются при умеренной разнице, которая обеспечивает баланс между стабильностью и вариативностью генов, позволяя потомству эффективнее адаптироваться к неблагоприятной среде. Полученные данные заставляют пересмотреть традиционные представления о роли полового размножения в эволюции. Возможно, его функция заключается не только в увеличении генетического разнообразия, но и в реализации механизма направленного выбора наиболее подходящего партнера. Тот факт, что подобные предпочтения обнаружены у дрожжей, свидетельствует о древности и фундаментальности этого процесса. Исследователи предполагают, что информация о свойствах клеток может передаваться через тонкие химические сигналы, в частности феромоны, с помощью которых дрожжи "обмениваются" данными о своем состоянии. По словам ученых, это открытие приближает науку к ответу на один из фундаментальных вопросов: является ли способность к выбору партнера изначальной частью полового размножения или она возникла на более поздних этапах эволюции.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026