Akceptuję
W ramach naszej witryny stosujemy pliki cookies w celu świadczenia państwu usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczone w Państwa urządzeniu końcowym. Możecie Państwo dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dotyczących cookies. Więcej szczegółów w naszej Polityce Prywatności

Zamknij X
Recore
Strona główna Nowe technologie
Dodatkowy na dole

Dodatkowy u góry

Tytanowe mchy, cynkowe lasy, zielona energia


Nie jest tajemnicą, że źródłem energii naszej planety jest Słońce. Głównym organicznym przetwórcą docierającego do nas światła są rośliny, które dzięki chlorofilowi doskonale przetwarzają energię promieniowania elektromagnetycznego w życiodajną energię reakcji chemicznych. Sercem tego procesu jest niezwykle rozpowszechniona molekuła o nazwie PS-I (Photosystem-I).




Gdyby udało nam się opanować proces tak doskonale wyuczony na drodze ewolucji przez rośliny i zmodyfikować go jeszcze nieco, tak by na wyjściu otrzymywać energię elektryczną, mielibyśmy praktycznie niewyczerpalne i ekologiczne jej źródło. Większość z dotychczasowych wysiłków spełzało jednak praktycznie na niczym. Być może przełomem będą prace grupy Andreasa Mershina z MIT, która dzięki zastosowaniu nanotechnologii osiągnęła bardzo interesujące wyniki.

Podstawowymi problemami biofotowoltaiki była degradacja właściwości PS-I na skutek denaturacji podczas schnięcia na elektrodach oraz bardzo niska wydajność energetyczna przy zastosowaniu standardowej płaskiej fotoanody. Nawet jeżeli wytworzone struktury tego typu były oświetlane sztucznym światłem o energii spektralnej skupionej w paśmie maksymalnej absorpcji zielonych cząsteczek, wyniki nie były zadawalające, nie mówiąc już o tym, że takie warunki pracy były nierealistyczne z punktu widzenia praktycznych zastosowań.

W celu usunięcia pierwszego z problemów wyizolowane z ciepłolubnych cyjanobakterii  Thermosynechococcus elongatus PS-I poddane zostało specjalistycznym metodom bioinżynierii – przez kilka miesięcy stabilizowane było w roztworze, a następnie, już w postaci wysuszonej, zostało poddane działaniu specjalnie w tym celu wytworzonych surfaktantów (Surface Active Agent – środek powierzchniowo czynny zmieniający strukturę powierzchni, z którą oddziałuje przez zmianę jej międzyfazowej energii swobodnej) pektydowych.


Po takiej obróbce zielone cząsteczki mogły być już osadzone na elektrodach, na których zostały ostatecznie wysuszone. Również struktura elektrod zastosowanych przez zespół Mershina była niebanalna, co było kluczem do rozwiązania drugiego z wymienionych we wstępie problemów. Zastosowano dwa warianty fotoanod – nanokryształy TiO2 oraz nanodruty ZnO, których obrazy SEM przedstawiono na rysunkach a) i b).

Dzięki dużej powierzchni elektrody natychmiast zdecydowanie wzrosła powierzchnia absorpcji oraz kat bryłowy zbierania światła, który osiągnął blisko 2 pi. Na skutek tego efektywna absorpcja dla struktur z tlenku tytanu wzrosła ~200 krotnie, a z będącego tańszą i prostszą alternatywą tlenku cynku ~30-krotnie w porównaniu do standardowych rozwiązań.
Różnice te wynikają z mniejszej powierzchni czynnej, niższej gęstości upakowania barwnika, oraz upływu fotoprądu na skutek korozji struktur ZnO na skutek oddziaływania z barwnikami i elektrolitami. Właściwości te niwelują nawet stukrotnie większą ruchliwość nośników w ZnO w porównaniu do TiO2. Wynikiem tego prąd zwarciowy, który można pociągnąć ze struktury tytanowej jest mniej więcej dziesięciokrotnie większy niż w przypadku struktury cynkowej, co świadczy również o tym, że decydującym parametrem dla prądu wyjściowego jest zdolność absorpcyjna.

Dzięki tym wysiłkom naukowcom udało się pobić rekord wydajności ogniwa biofotowoltaicznego uzyskując napięcie na nieobciążonym źródle o wartości 0,5 V, gęstość mocy elektrycznej 81 uw/cm2 oraz fotoprąd 362 uA/cm2. Należy zaznaczyć, że w porównaniu do poprzednich rekordów ten jest rzeczywiście niebagatelny, ponieważ przekracza poprzednią wartość o cztery rzędy wielkości.

Źródło:http://www.nanonet.pl/,  Physorg, Nature – Scietific Reports, obrazki dzięki uprzejmości Andreasa Mershina i Sloana Kuplera, na zasadach określonych przez Nature – Scietific Reports.


Drukuj PDF
wstecz Podziel się ze znajomymi

Informacje dnia: Ognioodporne nanopojemniki Organizmy żyjące w glebie rozkładają plastik Innowacyjny moduł umożliwi szybkie wykrycie bakterii Dzika przyroda w oceanach już niemal nie istnieje Jedna kropla krwi pozwoli ocenić uraz Buraki i marchew do budowy ekologicznych budynków Ognioodporne nanopojemniki Organizmy żyjące w glebie rozkładają plastik Innowacyjny moduł umożliwi szybkie wykrycie bakterii Dzika przyroda w oceanach już niemal nie istnieje Jedna kropla krwi pozwoli ocenić uraz Buraki i marchew do budowy ekologicznych budynków Ognioodporne nanopojemniki Organizmy żyjące w glebie rozkładają plastik Innowacyjny moduł umożliwi szybkie wykrycie bakterii Dzika przyroda w oceanach już niemal nie istnieje Jedna kropla krwi pozwoli ocenić uraz Buraki i marchew do budowy ekologicznych budynków

Partnerzy

GoldenLine Fundacja Kobiety Nauki Job24 Obywatele Nauki NeuroSkoki Portal MaterialyInzynierskie.pl Uni Gdansk MULTITRAIN I MULTITRAIN II Nauki przyrodnicze KOŁO INZYNIERÓW PB ICHF PAN FUNDACJA JWP NEURONAUKA Mlodym Okiem Polski Instytut Rozwoju Biznesu Analityka Nauka w Polsce CITTRU - Centrum Innowacji, Transferu Technologii i Rozwoju Uniwersytetu Akademia PAN Chemia i Biznes Farmacom Świat Chemii Forum Akademickie Biotechnologia     Geodezja Instytut Lotnictwa EuroLab

Szanowny Czytelniku!

 
25 maja 2018 roku zacznie obowiązywać Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/679 z dnia 27 kwietnia 2016 r (RODO). Potrzebujemy Twojej zgody na przetwarzanie Twoich danych osobowych przechowywanych w plikach cookies. Poniżej znajdziesz pełny zakres informacji na ten temat.
 
Zgadzam się na przechowywanie na urządzeniu, z którego korzystam tzw. plików cookies oraz na przetwarzanie moich danych osobowych pozostawianych w czasie korzystania przeze mnie ze strony internetowej Laboratoria.net w celach marketingowych, w tym na profilowanie i w celach analitycznych.

Kto będzie administratorem Twoich danych?

Administratorami Twoich danych będziemy my: Portal Laboratoria.net z siedzibą w Krakowie (Grupa INTS ul. Czerwone Maki 55/25 30-392 Kraków).

O jakich danych mówimy?

Chodzi o dane osobowe, które są zbierane w ramach korzystania przez Ciebie z naszych usług w tym zapisywanych w plikach cookies.

Dlaczego chcemy przetwarzać Twoje dane?

Przetwarzamy te dane w celach opisanych w polityce prywatności, między innymi aby:

Komu możemy przekazać dane?

Zgodnie z obowiązującym prawem Twoje dane możemy przekazywać podmiotom przetwarzającym je na nasze zlecenie, np. agencjom marketingowym, podwykonawcom naszych usług oraz podmiotom uprawnionym do uzyskania danych na podstawie obowiązującego prawa np. sądom lub organom ścigania – oczywiście tylko gdy wystąpią z żądaniem w oparciu o stosowną podstawę prawną.

Jakie masz prawa w stosunku do Twoich danych?

Masz między innymi prawo do żądania dostępu do danych, sprostowania, usunięcia lub ograniczenia ich przetwarzania. Możesz także wycofać zgodę na przetwarzanie danych osobowych, zgłosić sprzeciw oraz skorzystać z innych praw.

Jakie są podstawy prawne przetwarzania Twoich danych?

Każde przetwarzanie Twoich danych musi być oparte na właściwej, zgodnej z obowiązującymi przepisami, podstawie prawnej. Podstawą prawną przetwarzania Twoich danych w celu świadczenia usług, w tym dopasowywania ich do Twoich zainteresowań, analizowania ich i udoskonalania oraz zapewniania ich bezpieczeństwa jest niezbędność do wykonania umów o ich świadczenie (tymi umowami są zazwyczaj regulaminy lub podobne dokumenty dostępne w usługach, z których korzystasz). Taką podstawą prawną dla pomiarów statystycznych i marketingu własnego administratorów jest tzw. uzasadniony interes administratora. Przetwarzanie Twoich danych w celach marketingowych podmiotów trzecich będzie odbywać się na podstawie Twojej dobrowolnej zgody.

Dlatego też proszę zaznacz przycisk "zgadzam się" jeżeli zgadzasz się na przetwarzanie Twoich danych osobowych zbieranych w ramach korzystania przez ze mnie z portalu *Laboratoria.net, udostępnianych zarówno w wersji "desktop", jak i "mobile", w tym także zbieranych w tzw. plikach cookies. Wyrażenie zgody jest dobrowolne i możesz ją w dowolnym momencie wycofać.
 
Więcej w naszej POLITYCE PRYWATNOŚCI
 

Newsletter

Zawsze aktualne informacje