kategória: Najlepšie články » Zaujímavé fakty
Počet zobrazení: 51172
Komentáre k článku: 2
Elektrická energia z rastlín - zelené elektrárne
Priama premena svetelnej energie na elektrickú energiu je v pozadí činnosti generátorov obsahujúcich chlorofyl. Chlorofyl môže dať a pripojiť elektróny, keď je vystavený svetlu.
V roku 1972 M. Calvin predložil myšlienku vytvorenia solárneho článku, v ktorom by chlorofyl slúžil ako zdroj elektrického prúdu, ktorý by bol schopný pri osvetlení odobrať elektróny z určitých špecifických látok a preniesť ich na iné.
Calvin použil oxid zinočnatý ako vodič v kontakte s chlorofylom. Pri osvetlení tohto systému sa v ňom objavil elektrický prúd s hustotou 0,1 mikroampera na štvorcový centimeter.
Táto fotobunka nefungovala dlho, pretože chlorofyl rýchlo stratil svoju schopnosť darovať elektróny. Na predĺženie trvania fotobunky sa použil ďalší zdroj elektrónov, hydrochinón. V novom systéme rozdával zelený pigment nielen svoje vlastné, ale aj hydrochinónové elektróny.
Výpočty ukazujú, že takáto fotobunka s rozmerom 10 štvorcových metrov môže mať výkon asi kilowattov.
Japonský profesor Fujio Takahashi použil chlorofyl extrahovaný zo špenátových listov na výrobu elektriny. Tranzistorový prijímač, ku ktorému bol solárny panel pripojený, fungoval úspešne.
V Japonsku navyše prebiehajú štúdie zamerané na premenu slnečnej energie na elektrickú energiu pomocou kyanobaktérií pestovaných v živnom médiu. Ich tenká vrstva sa nanesie na priehľadnú elektródu z oxidu zinočnatého a spolu s protielektródou sa ponorí do tlmivého roztoku. Ak sú baktérie teraz osvetlené, v obvode sa objaví elektrický prúd.
V roku 1973 Američania W. Stockenius a D. Osterhelt opísali neobvyklý proteín z membrán fialových baktérií, ktoré žijú v slaných jazerách kalifornských púští. Nazýva sa to bakteriorhodopsín.
Je zaujímavé poznamenať, že bakteriorodopsín sa vyskytuje v membránach halobaktérií s nedostatkom kyslíka. Nedostatok kyslíka vo vodných útvaroch sa vyskytuje v prípade intenzívneho rozvoja halobaktérií.
Použitím bakteriorodopsínu baktérie absorbujú slnečnú energiu, čím kompenzujú energetický deficit vyplývajúci z prerušenia dýchania.
Bakteriorhodopsín je možné izolovať z halobaktérií umiestnením týchto zvierat milujúcich soľ, ktoré sa cítia skvele, do nasýteného roztoku chloridu sodného vo vode. Okamžite pretečú vodou a prasknú, zatiaľ čo ich obsah je zmiešaný s prostredím. A iba membrány obsahujúce bakteriorodopsín sa nezničia v dôsledku silného „zabalenia“ molekúl pigmentu, ktoré tvoria bielkovinové kryštály (bez toho, aby poznali štruktúru, vedci ich nazývali fialové plaky).
V nich sa bakteriorodopsínové molekuly kombinujú do triád a triády do pravidelných hexagónov. Pretože plaky sú významne väčšie ako všetky ostatné halobakteriálne zložky, dajú sa ľahko izolovať odstredením. Po premytí odstredivky sa získa pastovitá hmota fialovej farby. 75 percent z toho pozostáva z bakteriorhodopsínu a 25 percent fosfolipidov vyplňujúcich medzery medzi molekulami proteínu.
Fosfolipidy sú tukové molekuly v kombinácii so zvyškami kyseliny fosforečnej. V odstredivke nie sú žiadne ďalšie látky, čo vytvára priaznivé podmienky pre experimentovanie s bakteriorodopsínom.
Okrem toho je táto komplexná zlúčenina veľmi odolná voči environmentálnym faktorom. Pri zahriatí na 100 ° C nestráca aktivitu a môže sa roky uchovávať v chladničke. Bakteriorhodopsín je odolný voči kyselinám a rôznym oxidačným činidlám.
Dôvodom vysokej stability je skutočnosť, že tieto halobaktérie žijú v mimoriadne drsných podmienkach - v nasýtených soľných roztokoch, ktoré sú v podstate vodami niektorých jazier v zóne opusteného tropického tepla.
V takom mimoriadne slanom a prehriatom prostredí nemôžu existovať organizmy, ktoré majú bežné membrány. Táto skutočnosť je veľmi zaujímavá v súvislosti s možnosťou použitia bakteriorodopsínu ako transformátora svetelnej energie na elektrickú energiu.
Ak je bakteriorodopsín vyzrážaný vplyvom vápenatých iónov osvetlený, potom je možné pomocou voltmetra zistiť prítomnosť elektrického potenciálu na membránach. Ak zhasnete svetlo, zmizne. Vedci tak dokázali, že bakteriorodopsín môže fungovať ako generátor elektrického prúdu.
V laboratóriu známeho vedca, špecialistu v oblasti bioenergie V.P. Skulacheva, bol starostlivo študovaný proces začlenenia bakteriorodopsínu do plochej membrány a podmienky jeho fungovania ako generátora elektrického prúdu závislého od svetla.
Neskôr v tom istom laboratóriu boli vytvorené elektrické prvky, v ktorých boli použité proteínové generátory elektrického prúdu. Tieto prvky mali membránové filtre impregnované fosfolipidmi bakteriorodopsínom a chlorofylom. Vedci sa domnievajú, že podobné filtre s proteínovými generátormi, zapojené do série, môžu slúžiť ako elektrická batéria.
Vedci pozorne pritiahli výskum použitia proteínových generátorov v laboratóriu V.P. Skulacheva. Na Kalifornskej univerzite vytvorili rovnakú batériu, ktorá, keď sa používala jednu a pol hodiny, spôsobila žiarovku žiarovky.
Experimentálne výsledky dávajú nádej, že sa ako generátory elektrickej energie použijú fotočlánky na báze bakteriorhodopsínu a chlorofylu. Vykonané experimenty sú prvou etapou vo vývoji nových typov fotovoltaických a palivových článkov schopných transformovať svetelnú energiu s veľkou účinnosťou.
Pozri tiež: Iné alternatívne zdroje energie
Pozri tiež na electro-sk.tomathouse.com
: