Kis elektromos berendezések elláthatóak energiával a cianobaktériumok segítségével

A kutatóknak sikerült egy egyszerű tintasugaras nyomtató felhasználásával cianobaktériumokból álló “bio-tintával” írni egy vezető felületre, ezzel egy biofotovoltaikus cellát hoztak létre.

Az általános fotovoltaikus cellákkal szemben, amik csak fény hatására működnek, a cianobaktériumok képesek a sötétben és fény mellett is elektromosságot termelni. A kutatók abban reménykednek, hogy a cella környezetbarát megoldás lehet kis energiaigényű készülékek működtetéséhez és a tudósok szerint a cella felnagyításával energiát termelő fali burkolatokat is létrehozhatnak majd.

“A mi biofotovoltaikus eszközünk biológiailag lebomló és a jövőben egy eldobható napelem és akkumulátor lehet, amit lebonthatunk a komposzton vagy a kertünkben,” mondta Marin Sawa, a felfedezésről készült tanulmány társszerzője az Imperial College London-tól. “Olcsó, hozzáférhető, környezetbarát, biológiailag lebomló akkumulátorok mindenféle fém és műanyag nélkül – erre van szüksége a környezetünknek, viszont még nem vagyunk készen vele de a munkánk megmutatta hogy lehetséges létrehozni.”

Általánosan a biofotovoltaikus cella bizonyos fototróf – fényt energiává alakító – cyanobacteria vagy alga fajtákat tartalmaz. Azonban még a sötétben is, ezek az organizmusok tovább termelnek energiát, azzal hogy felélik a tartalékaikat. Így ezek az élőlények, ha egy nem biológiai elektródhoz kötik őket, akkor fény mellet “bio napelemként” sötétben pedig “bio akkumulátorként” üzemelnek.

Jelenleg a biofotovoltaikus cellák előtt álló legnagyobb kihívás a nagy méretekben történő gyártásuk. Tipikusan az élőlényeket egy folyadék tartályba helyezik, ahol egy elektróda felületére ülnek ki. Ezzel szemben az új tanulmányban a kutatók egy tintasugaras nyomtatóval vitték fel őket egy szintén általuk nyomtatott szén nanocsöves elektróda felszínére, megőrizve a cianobaktériumok életképességét. Ez a megközelítés nemcsak a cellák előállítását gyorsítja fel hanem nagyobb pontosságot tesz lehetővé a cellák tervezésében.

Ezekkel az előnyökkel a tintasugaras biofotovoltaikus cellák 3-4 szer akkora áramerősséget képesek előállítani mint a hagyományos módszerekkel készített cellák. Hogy bemutassák a cellák működését, a kutatók digitális órákat és LED fényeket üzemeltettek mindössze 9 összekapcsolt cellával és azt is megmutatták a 100 órás vizsgálati időszakba – nappal-éjszaka – folyamatosan azonos mennyiségű áramot adtak le.

A jövőben a kutatók tervei szerint egy vékony biofotovoltaikus filmrétegből álló panelt szeretnének majd előállítani, és meg fogják vizsgálni a rendszer felhasználhatóságát a környezeti megfigyelő rendszerek és az gyors orvosi diagnosztikai eszközöknél, amik mind nyerhetnek egy környezetbarát eldobható bioszenzorral. A rendszer egy másik irányú felhasználása lehet a bioenergiás tapéta.

“A bioenergiás tapéta vékony biofotovoltaikus filmréteg rendszerének felnagyítása,” mondta Sawa. “A tapétán szén alapú elektromos vezető minták lesznek, elektromosságot előállító cianobaktériumokból. Ezzel egy belső felületet alakíthatunk energia gyűjtővé, amivel alacsony energia igényű berendezések, mint LED fények és/vagy bioszenzorok üzemeltethetőek, amikkel például a benti levegő minőségét tudjuk monitorozni.”

A tudósok szerint ezen felül a cellák teljesítményét – mivel a mostani kutatásukban csak az új gyártási eljárásra fókuszáltak – még több más szempontból is lehet optimalizálni, ezzel tovább javítva a rendszer hatásfokát.

Forrás: nature.com

Szerkesztő: arsratio

Oszd meg

Hozzászólás küldése

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöljük.