Бактериальные солнечные элементы стали ближе к потребителю

Инженером Бингемптонского университета (штат Нью-Йорк) создан биологический солнечный элемент в миллион раз более эффективный, чем его предшественники.

Это достижение еще не делает такие устройства полезными, но, по крайней мере, идея их использования на практике больше не кажется абсурдной.

Современные коммерческие фотоэлектрические элементы генерируют ватты энергии на квадратный сантиметр — панель размером с ноготь может обеспечивать питание портативного калькулятора. Биологические электрогенераторы, основанные на фотосинтезе, до сих пор могли получать в триллион раз меньше — порядка нескольких пиковатт на квадратный сантиметр.

Обычно такое устройство состоит из тонкого металлического катода (золото или сплав индия с оловом), фотосинтезирующих бактерий и воздушного катода. Оно имеет низкую эффективность и бактерии со временем погибают из-за нехватки воздуха.

В своем первом экспериментальном устройстве бингемтонский изобретатель, Чой (Seokheun «Sean» Choi), согласно информации, опубликованной в журнале Lab on a Chip, использовал углеродный анод, который он погрузил в бактериальную жидкость, имеющую контакт с атмосферным воздухом. Это решение способно самостоятельно поддерживать жизнь микроорганизмов и работает даже в темноте, получая энергию из запасов сахара в клетках.

Благодаря такому подходу автор смог добиться роста эффективности преобразования энергии сразу на шесть порядков. Это уменьшает габариты гипотетической биопанели для питания карманного калькулятора с глобальных до 20×5 метров. Более того, в новейших экспериментах инженер получил с квадратного сантиметра еще в тысячу раз больше — несколько милливатт электроэнергии.

Признавая важное прикладное значение результатов, полученных Чоем, его коллега Мозес Но (Hongseok «Moses» Noh) из Дрексельского университета, тем не менее, считает их недостаточными. Для использования, например, в портативном анализаторе крови, по его мнению, биосолнечный элемент нужно уменьшить еще раз в десять.

Чой признается, что, являясь доцентом электро- и компьютерных технологий, он плохо понимает почему одни типы микроорганизмов работают лучше других или почему смесь гетеротрофных и цианобактерий получается эффективнее, чем ее компоненты по-отдельности. Но, учитывая, что в природе существуют миллионы разновидностей бактерий, он оптимистично оценивает свои шансы найти более продуктивный вариант, сравнимый по эффективности с обычными солнечными батареями.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365