Заміна сонячним батареям: учені придумали новий спосіб добувати "зелену" енергію

Дослідники з Університету Конкордія в Квебеку (Канада) розробили спосіб отримання енергії в процесі фотосинтезу водоростей. Подробиці повідомив сайт Interesting engineering.

Команда університетської лабораторії оптичних і біомікросистем змогла згенерувати енергію, суспендуючи водорості в спеціальному розчині. На думку дослідників, при правильному налаштуванні, мікрофотосинтетичні енергетичні елементи на основі водоростей (мікроPSС) здатні виробляти достатньо енергії для роботи гаджетів з наднизьким і низьким енергоспоживанням, таких як датчики інтернету речей (IoT).

У батарейках мікроPSС протонообмінна мембрана у формі сот розділяє анодну і катодну камери мікрофотосинтетичного енергетичного елемента. Вчені встановили мікроелектроди по обидва боки мембрани, щоб збирати заряди, які водорості виділяють під час фотосинтезу. Кожна камера доволі маленька — 2 см х 2 см х 4 мм. Анодна камера містить двомілілітровий розчин, де знаходяться водорості, а катод заповнений фериціанідом калію — свого роду акцептором електронів. Коли водорості починають виробляти електрони в результаті фотосинтезу, вони акумулюються через електроди в мембрані і проводяться, в результаті чого утворюється струм.

Однак протони перетинають мембрану і потрапляють на катод, окислюючи і відновлюючи фероціанід калію. Процес також протікає без прямих сонячних променів, хоча і з меншою інтенсивністю.

Вчені пояснили, що водорості постійно дихають, поглинаючи вуглекислий газ і виділяючи кисень. Завдяки своєму механізму фотосинтезу вони також виділяють електрони під час дихання. Виробництво електроенергії ними не припиняється, а електрони постійно акумулюються.

Дослідники протестували продуктивність батарей на основі водоростей у різних конфігураціях. Випробування показали, що об'єднання послідовних і паралельних масивів мікроPSCs генерує більше енергії, ніж використання тільки послідовних або паралельних з'єднань. Максимальна напруга на виводі одного мікрофотосинтетичного акумулятора становила 1 В. Однак за наявності достатніх досліджень і розробок, включно з технологіями інтеграції з використанням штучного інтелекту, дослідники вважають, що ця технологія може стати конкурентоспроможним, доступним і чистим джерелом енергії в майбутньому.

Команда підкреслює, що в їхній системі не використовуються будь-які небезпечні гази або мікроволокна, необхідні для технології виробництва кремнію, на якій засновані сонячні батареї. Замість цього вони використовували біосумісні полімери, тому вся система легко розкладається і дуже дешева у виробництві.

Раніше ми писали про те, як працюють квантові батареї і коли зможуть живити гаджети. Науковці запевняють, що завдяки квантовому стану величезні акумулятори заряджатимуться тим швидше, чим вони більші, але можуть бути й досить маленькими, щоб поміститися в смартфоні або ноутбуці.