אנרגיה חשמלית מצמחים - תחנות כוח ירוקות

הטרנספורמציה הישירה של אנרגיית האור לאנרגיה חשמלית עומדת בבסיס פעולתם של גנרטורים המכילים כלורופיל. הכלורופיל יכול לתת ולחבר אלקטרונים כאשר הוא נחשף לאור.

בשנת 1972 העלה מ 'קלווין את הרעיון של יצירת תא סולארי, בו הכלורופיל ישמש כמקור לזרם חשמלי, המסוגל להוציא אלקטרונים מחומרים ספציפיים מסוימים תחת תאורה ולהעביר אותם לאחרים.

קלווין השתמש בתחמוצת אבץ כמוליך במגע עם כלורופיל. כאשר מאירים מערכת זו, הופיע בה זרם חשמלי בצפיפות של 0.1 מיקרו-אמפר לסנטימטר רבוע.

תא פוטון זה לא תפקד לאורך זמן, מכיוון שהכלורופיל איבד במהירות את יכולתו לתרום אלקטרונים. כדי להאריך את משך תא התא פוטון, נעשה שימוש במקור אלקטרונים נוסף, הידרוקינון. במערכת החדשה, הפיגמנט הירוק חילק לא רק את האלקטרונים שלו, אלא גם את האלקטרונים ההידרוקינונים.

חישובים מראים שתא פוטון כזה של 10 מ"ר יכול להיות בעל עוצמה של קילוואט.

הפרופסור היפני פוג'יו טקהאשי השתמש בכלורופיל המופק מעלי תרד כדי לייצר חשמל. מקלט הטרנזיסטור אליו התחבר הפאנל הסולארי עבד בהצלחה.

בנוסף, נערכים מחקרים ביפן כדי להמיר אנרגיה סולארית לאנרגיה חשמלית באמצעות ציאנובקטריה שגדלה במדיום מזין. שכבה דקה מהם מוחלת על אלקטרודה שקופה של תחמוצת אבץ ויחד עם האלקטרודה הנגדית טובלת בתמיסת חיץ. אם החיידקים מוארים כעת, יופיע זרם חשמלי במעגל.

בשנת 1973 תיארו האמריקנים וו. סטוקניוס וד. אוסטרלט חלבון יוצא דופן מממברנותיהם של חיידקים סגולים שחיים באגמי המלח במדבריות קליפורניה. זה נקרא bacteriorhodopsin.

מעניין לציין כי חיידק הביורודודופסין מופיע בקרומי ההלובקטריה עם מחסור בחמצן. מחסור בחמצן בגופי מים מתרחש במקרה של התפתחות אינטנסיבית של הלובקטריה.

באמצעות בקטריורודודסין, חיידקים סופגים את אנרגיית השמש, ובכך מפצים על גירעון האנרגיה הנובע מהפסקת הנשימה.

ניתן לבודד את הבקטריודהודופסין מההלובקטריה על ידי הצבת יצורים אוהבי המלח האלה שמרגישים נהדר בתמיסה רוויה של נתרן כלורי במים. מיד הם עולים על גדותיהם של מים ופורצים, ואילו תכולתם מעורבת בסביבה. ורק ממברנות המכילות חיידק הביורודודסין לא נהרסות בגלל "אריזה" חזקה של מולקולות פיגמנט שיוצרות גבישים חלבוניים (מבלי שידעו את המבנה, מדענים כינו אותם פלאק סגול).

בתוכם משולבות מולקולות החיידק-הורודופסין לשלשות, והשלישיות למשושים רגילים. מכיוון שלוחיות גדולות משמעותית מכל שאר המרכיבים ההלובקטריאליים, ניתן לבודד אותם בקלות על ידי צנטריפוגה. לאחר שטיפת הצנטריפוגה מתקבלת מסה דביקה של צבע סגול. 75 אחוז ממנו מורכב מחיידק-הורודופסין ו- 25 אחוז מהזרחן הממלאים את הפערים בין מולקולות החלבון.

פוספוליפידים הם מולקולות שומן בשילוב עם שאריות חומצה זרחתית. אין צנטריפוגה ללא חומרים אחרים, מה שיוצר תנאים נוחים לניסוי עם חיידק הביורודודסין.

בנוסף, תרכובת מורכבת זו עמידה מאוד בפני גורמים סביבתיים. זה לא מאבד פעילות כשהוא מחומם ל 100 מעלות צלזיוס וניתן לאחסן אותו במקרר במשך שנים. Bacteriorhodopsin עמיד בפני חומצות וחומרים מחמצנים שונים.

הסיבה ליציבותו הגבוהה נובעת מהעובדה שההלובקטריות הללו חיות בתנאים קשים במיוחד - בתמיסות מלוחים רוויות, המהות במהותן מי כמה אגמים באזור המדבריות שנשרפים על ידי חום טרופי.

בסביבה כה מלוחה, וגם מחוממת יתר על המידה, אורגניזמים שיש להם ממברנות רגילות לא יכולים להתקיים. עובדה זו מעניינת מאוד בקשר עם האפשרות להשתמש בקטרי-הורודופסין כמתמיר של אנרגיית אור לאנרגיה חשמלית.

אם בקטריאורודודסין ששקע תחת השפעת יוני סידן מואר, אז בעזרת מד מתח אפשר לגלות נוכחות של פוטנציאל חשמלי על הממברנות. אם אתה מכבה את האור, הוא נעלם. לפיכך, מדענים הוכיחו כי חיידק הביורודודופסין יכול לתפקד כמחולל זרם חשמלי.

במעבדתו של המדען המפורסם, מומחה בתחום הבי-אנרגיה V.P. Skulachev, נבדק בקפידה תהליך שילוב החיידק-הורודופסין בקרום שטוח והתנאים לתפקודו כמחולל זרם חשמלי תלוי אור.

מאוחר יותר, באותה מעבדה, נוצרו אלמנטים חשמליים בהם נעשה שימוש במחוללי חלבון של זרם חשמלי. באלמנטים אלה היו פילטרים ממברניים שהוספגו בזרחן, עם חיידק-הורודופסין וכלורופיל. מדענים מאמינים כי פילטרים דומים עם מחוללי חלבון, המחוברים בסדרה, יכולים לשמש סוללה חשמלית.

מחקרים שנעשו בשימוש במחוללי חלבון במעבדת V.P. Skulachev משכו את תשומת הלב הצמודה של המדענים. באוניברסיטת קליפורניה הם יצרו את אותה הסוללה, שכשמשמשה אותה במשך שעה וחצי, גרמה לנורה להאיר.

תוצאות הניסוי מעניקות תקווה שתאי צילום המבוססים על בקטריור-הודופסין וכלורופיל ישמשו כמחוללים של אנרגיה חשמלית. הניסויים שבוצעו הם השלב הראשון ביצירת סוגים חדשים של תאים פוטו-וולטאיים ודלקים המסוגלים להפוך אנרגיית אור ביעילות רבה.

ראה גם: מקורות אנרגיה אלטרנטיביים אחרים

Comments

[#1]

יום טוב לכולם! מה לעשות אם אין כמעט שמש, אין רוח, כך שהחום הוא גם לא מאיפה. אנחנו זורקים עצי הסקה, גז, דלקים וחומרי סיכה. ויש טמפרטורה בין +10 ל -5. שאלה: כיצד להשתמש בטמפרטורה זו לייצור חשמל?

[#2 מנוע תנור]

כל דבר בחיים הוא פשוט הלגה, והאנרגיה היא פשוטה כמו העולם. אתה יכול להתווכח איתי על פשטות, אבל הרשה לי לומר לך שמוקדם מכדי שהאנושות תכיר את המתכון הזה. ראשית עלינו ללמוד כיצד להסתדר זה עם זה, לעצור מלחמות והרס. ללמד אנשים ליצור, לא ליצור זבל, יצירתיות. ואז התעלומה משתחררת. אני דואג לאיזון המערכת, אם לכולנו אין לאן לחיות כדי להרגיז אותה. אם אתה מבין אותי, אתה באופן אישי לא אמור להיות לך בעיות עם אנרגיה. לא משנה איפה אתה גר, על עמוד כדור הארץ, על הירח או במרחבי היקום. אם אין לך כל הזמן מספיק כסף או משאבים אחרים, סביר להניח שלא תביני אותי עד שתלמד לחיות על פי חוקי הטבע. ואז, רק אז תראה ים של אנרגיה, ותראה נהרות זורמים לים זה.