Замена солнечным батареям: ученые придумали новый способ добывать "зеленую" энергию

Исследователи из Университета Конкордия в Квебеке (Канада) разработали способ получения энергии в процессе фотосинтеза водорослей. Подробности сообщил сайт Interesting engineering.

Команда университетской лаборатории оптических и биомикросистем смогла сгенерировать энергию, суспендируя водоросли в специальном растворе. По мнению исследователей, при правильной настройке, микрофотосинтетические энергетические элементы на основе водорослей (микроPSC) способны производить достаточно энергии для работы гаджетов со сверхнизким и низким энергопотреблением, таких как датчики интернета вещей (IoT).

В батарейках микроPSC протонообменная мембрана в форме сот разделяет анодную и катодную камеры микрофотосинтетического энергетического элемента. Ученые установили микроэлектроды по обеим сторонам мембраны, чтобы собирать заряды, которые водоросли выделяют во время фотосинтеза. Каждая камера довольно маленькая — 2 см х 2 см х 4 мм. Анодная камера содержит двухмиллилитровый раствор, где находятся водоросли, а катод заполнен феррицианидом калия — своего рода акцептором электронов. Когда водоросли начинают вырабатывать электроны в результате фотосинтеза, они аккумулируются через электроды в мембране и проводятся, в результате чего образуется ток.

Однако протоны пересекают мембрану и попадают на катод, окисляя и восстанавливая ферроцианид калия. Процесс также протекает без прямых солнечных лучей, хотя и с меньшей интенсивностью.

Ученые пояснили, что водоросли постоянно дышат, поглощая углекислый газ и выделяя кислород. Благодаря своему механизму фотосинтеза они также выделяют электроны во время дыхания. Производство электроэнергии ими не прекращается, а электроны постоянно аккумулируются.

Исследователи протестировали производительность батарей на основе водорослей в различных конфигурациях. Испытания показали, что объединение последовательных и параллельных массивов микроPSCs генерирует больше энергии, чем использование только последовательных или параллельных соединений. Максимальное напряжение на выводе одного микрофотосинтетического аккумулятора составило 1 В. Однако при наличии достаточных исследований и разработок, включая технологии интеграции с использованием искусственного интеллекта, исследователи полагают, что эта технология может стать конкурентноспособным, доступным и чистым источником энергии в будущем.

Команда подчеркивает, что в их системе не используются какие-либо опасные газы или микроволокна, необходимые для технологии производства кремния, на которой основаны солнечные батареи. Вместо этого они использовали биосовместимые полимеры, поэтому вся система легко разлагается и очень дешева в производстве.