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식물은 음식, 산소 및 장식의 원천이 될 수 있지만 좋은 전기 공급원으로 간주되지 않는 경우가 많습니다. 그러나 식물 세포 내에서 자연적으로 운반되는 전자를 수집함으로써 과학자들은 “녹색” 생물학적 태양 전지의 일부로 전기를 생성할 수 있습니다. 이제 연구원들은 ACS 응용 재료 및 인터페이스 처음으로 다육 식물을 사용하여 광합성으로 작동하는 살아있는 “바이오 태양 전지”를 만들었습니다.
박테리아와 곰팡이에서 식물과 동물에 이르기까지 모든 살아있는 세포에서 전자는 자연적인 생화학적 과정의 일부로 왕복합니다. 그러나 전극이 있으면 세포는 실제로 외부에서 사용할 수 있는 전기를 생성할 수 있습니다. 이전 연구자들이 만든 연료 전지들< 이런 식으로 박테리아와 함께하지만 미생물은 지속적으로 공급되어야했습니다. 대신, Noam Adir 팀을 포함한 과학자들은 전류를 생성하기 위해 광합성으로 전환했습니다. 이 과정에서 빛은 물에서 전자의 흐름을 유도하여 궁극적으로 산소와 설탕을 생성합니다. 이것은 살아있는 광합성 세포가 "광전류"로 끌어당겨 태양 전지처럼 외부 회로에 전력을 공급하는 데 사용할 수 있는 전자 흐름을 지속적으로 생성하고 있음을 의미합니다.
건조한 환경에서 발견되는 다육식물과 같은 특정 식물은 잎 안에 물과 영양분을 유지하기 위해 두꺼운 큐티클을 가지고 있습니다. Yaniv Shlosberg, Gadi Schuster 및 Adir는 처음으로 다육 식물의 광합성이 생활을 위한 힘을 생성할 수 있는지 여부를 테스트하기를 원했습니다. 태양 전지< 내부 수분과 영양분을 전기화학 전지의 전해질 용액으로 사용합니다.
연구원들은 다육 식물을 사용하여 살아있는 태양 전지를 만들었습니다. 코퍼스큘러리아 레만니, “아이스 플랜트”라고도합니다. 그들은 식물의 잎 중 하나에 철 양극과 백금 음극을 삽입했고 전압이 0.28V라는 것을 발견했습니다. 회로에 연결하면 최대 20µA/cm2 빛에 노출되었을 때 광전류 밀도가 감소하고 하루 이상 전류를 계속 생성할 수 있습니다. 이 숫자는 전통적인 알칼리성보다 적지 만 배터리<, 그들은 단지 하나의 잎을 대표합니다. 유사한 유기 소자에 대한 이전 연구에서는 여러 잎을 직렬로 연결하면 전압이 증가할 수 있다고 제안했습니다. 연구팀은 내부 잎 용액 내의 양성자가 결합되어 형성될 수 있도록 살아있는 태양 전지를 특별히 설계했습니다. 수소< 캐소드에서 가스를 사용하고 이 수소를 수집하여 다른 용도로 사용할 수 있습니다. 연구원들은 그들의 방법이 미래의 지속 가능한 다기능 녹색 에너지 기술의 개발을 가능하게 할 수 있다고 말합니다.
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