Водоросли в качестве потенциального источника возобновляемого электроэнергии

Кредит: Uros Miloradovic на Unsplash

Исследователи из лаборатории Optical-Bio Microsystems недавно опубликовали новую статью по этой теме в журнале Energies.В нем они описывают свой метод извлечения энергии из процесса фотосинтеза водорослей, взвешенных в специализированном растворе и размещенных в небольших силовых клетках.Правильно настроенные, эти ячейки могут генерировать достаточное количество энергии для питания низко- и ультра-низких питания, таких как датчики Интернета вещей (IoT).

«Идея микро фото фотосинтеза состоит в том, чтобы извлекать электроны, произведенные в процессе фотосинтеза», - говорит Киранкумар Курувинашетти, доктор философии, ныне ассоциированность по докторантуру Mitacs в Университете Калгари.

«Фотосинтез производит кислород и электроны. Наша модель ломает электроны, что позволяет нам генерировать электроэнергию. Таким образом, больше, чем технология нулевого уровня, это технология отрицательного выброса углерода: он поглощает углекислый газ из атмосферы и дает вам ток.Его единственный побочный продукт - это вода “.

Микро фотосинтетическая силовая ячейка состоит из анода и катодной камеры, разделенной сосовой протоновой обменной мембраной в форме соты.Исследователи изготавливали микроэлектроды по обе стороны мембраны, чтобы собрать заряды, выпущенные водорослями во время фотосинтеза.Каждая камера измеряет только два сантиметра на два сантиметра на четыре миллиметра.

Водоросли суспендируются в растворе двухмиллилитра в анодной камере, в то время как катод заполнен феррицианидом калия, типом акцептора электронов.Как только водоросли подвергаются фотосинтезу и начнут выделять электроны, электроны будут собираться через электроды мембраны и провести, создавая ток.

Тем временем протоны пройдут через мембрану в катод и вызывают окисление, что приведет к снижению ферроцианида калия.

Процесс также работает без прямого солнечного света, хотя при более низкой интенсивности объясняет докторскую степень.Кандидат и соавтор бумаги Dhilippan Panneerselvam.

Panneerselvam говорит: «Точно так же, как люди, водоросли постоянно дышат, но они потребляют углекислый газ и высвобождают кислород. Из -за их механизма фотосинтеза они также выпускают электроны во время дыхания. Выработка электроэнергии не останавливается. Электроны непрерывно собирают».

Muthukumaran Packirisamy, профессор департамента механической, промышленной и аэрокосмической инженерии и соответствующий автор статьи, признает, что система еще не способна конкурировать по производству электроэнергии с другими людьми, такими как фотоэлектрические ячейки.Максимально возможное напряжение терминала одной микро фото фото фото фото из фотосинтеза составляет всего 1,0 В.

Но он считает, что с достаточным количеством исследований и разработок, включая технологии интеграции с искусственным интеллектом, эта технология может стать жизнеспособным, доступным и чистым источником энергии в будущем.

Он также предлагает значительные производственные преимущества по сравнению с другими системами, говорит он.

Packirisamy добавляет: «В нашей системе не используется ни один из опасных газов или микровобрибков, необходимых для технологии изготовления кремния, на которую полагаются фотоэлектрические ячейки. Кроме того, утилизация кремниевых компьютерных чипов нелегко. Мы используем биосовместимые полимеры, поэтому вся система легко легко.разлагается и очень дешево в производстве ».

More information: Kirankumar Kuruvinashetti et al, Micro Photosynthetic Power Cell Array for Energy Harvesting: Bio-Inspired Modeling, Testing and Verification, Energies (2024). DOI: 10.3390/en17071749