Генетически модифицированные водоросли могут стать ключом к солнечным батареям завтрашнего дня
Исследователи из Кембриджского университета разработали новый биотопливный элемент, который в пять раз эффективнее существующих моделей, используюя микроскопические растения и водоросли. Новая разработка не только более эффективна, но и более экономична и практична в использовании.
Биотопливные элементы с водорослями являются одним из видов биофотовольтаических (BPV) устройств, также известных как био-солнечные элементы. BPV собирают солнечную энергию и преобразуют её в электрический ток, используя фотосинтетические способности микроорганизмов. Это и экологически чистый, и экономически эффективный источник альтернативной энергии.
В устройстве ученые Кембриджа использовали генетически модифицированные водоросли, которые работают более эффективно, чем обычные, сводя к минимуму количество электричества, которое рассеивается без использования во время фотосинтеза.
Кроме того, в предыдущих версиях BPV заряд (генерация электронов, их сбор и хранение) и разряд энергии (передача в электрическую цепь) осуществлялись в одном отсеке. В новом подходе исследователи разработали двухсекционную систему, в которой процессы заряда и разряда разделены, поскольку зачастую имеют противоречивые требования. Например, зарядное устройство должно подвергаться воздействию солнечных лучей, чтобы обеспечить эффективность процесса, тогда как подачи электроэнергии не требует воздействия света, но должна быть эффективной при преобразовании электронов в ток с минимальными потерями.
Конструкция повышает производительность и позволяет хранить энергию, созданную в течение дня — она может быть использована ночью или в пасмурные дни. BPV, которые не имеют такой функции, не будут столь же практичными для широкого коммерческого использования.
В настоящее время био-солнечный элемент на основе генетически модифицированных водорослей ещё недостаточно эффективен; хотя его плотность энергии составляет 0,5 Ватт на квадратный метр, что впятеро выше аналогичных устройств, но это всё ещё только одна десятая часть от энергии, получаемой в обычных солнечных топливных элементах.
Таким образом, элементы с питанием на водорослях, вероятно, в ближайшее время не будут приводить в действие мощное оборудование. Тем не менее авторы подчеркнули, что они хорошо приспособлены для небольших применений в недостаточно развитых регионах, где много солнца, таких как Африка.
Исследование было опубликовано в журнале Nature Energy.
12.01.2018 11:59
