تولید برق به کمک فتوسنتز

به گزارش سیناپرس، محققان در بریتانیا، ایتالیا و نروژ به رهبری امره اوزر (Emre Ozer) از دانشگاه کمبریج، از یک نوع سیانوباکتری های تک سلولی آب شیرین که قادر به فتوسنتز هستند، برای تغذیه یک باتری آلومینیومی-هوایی برای ایجاد یک دستگاه بیوفوولتائیک استفاده کردند.

این دستگاه به اندازه یک باتری AA بوده و از مواد بادوام و عمدتا قابل بازیافت ساخته شده است و برای عملکرد به منبع نور اختصاصی نیاز ندارد. این اولین سیستم بیوالکتروشیمیایی گزارش شده است که قادر است به طور مداوم یک ریزپردازنده را خارج از شرایط کنترل شده آزمایشگاهی تغذیه کند.

پائولو بومبلی (Paolo Bombelli) یکی از محققان برجسته دانشگاه کمبریج می ‌گوید: ما باید ثابت می‌ کردیم که می ‌توانیم با نور محیط کار کنیم و توانستیم این کار را انجام دهیم. این تیم پژوهشی پایداری و سازگاری زیستی زیرلایه آلومینیومی را آزمایش کرده و نشان داد که این سیستم می ‌تواند به طور مداوم یک پردازنده Arm Cortex-M0 را به مدت شش ماه در شرایط محیطی مختلف، در محدوده دمایی ۱۳.۸ تا ۳۰.۷ درجه سانتی ‌گراد تغذیه کند. به گزارش سیناپرس، پردازنده ۱.۲۳ × ۱۰۱۱ چرخه محاسباتی ۴۵ دقیقه ای را به دنبال یک دوره آماده به کار ۱۵ دقیقه ای انجام داد. برق این پردازنده که به طور کامل توسط سلول بیوفوولتائیک تامین می شود، جریان متوسط  ۱.۴μA با ولتاژ ۰.۷۲V را می کشد. این سیستم تنها زمانی از کار افتاد که از کیسه یخ برای کاهش دما به ۵ درجه سانتی گراد استفاده شد. 

بومبلی توضیح می ‌دهد: با اجازه دادن ورود آلاینده‌ها به سیستم، اجازه تکامل یک بیوم را به آن دادیم. ما از کشف این ترکیب پیچیده که با هم کار می ‌کنند که یکی از عناصر کلیدی عملکرد خوب سیستم است، بسیار خرسندیم. این کشت‌ های مخلوط، زیست‌ بومی پایدار و طولانی‌ مدت به وجود آورده و به فرآیند انتقال الکترون نیز کمک می ‌کنند.

محققان فرض می کنند که سیستم بیوفوتوولتائیک از طریق هر دو حالت الکتروشیمیایی و بیوالکتروشیمیایی عمل می کند. در حالت الکتروشیمیایی، میکروارگانیسم ها محیط مساعدی را برای اکسیداسیون الکتروشیمیایی آلومینیوم فراهم می کنند و الکترون تولید می کنند. به گزارش سیناپرس،  در حالت بیوالکتروشیمیایی، الکترون‌ها مستقیماً از باکتری‌ها، مثلاً از غشای سلول خارجی، منتقل و به آلومینیوم جا به جا می‌شوند. دستگاه بیوفوولتائیک در اینجا ماهیت غیرقابل پیش بینی زیست شناسی را نشان می دهد، اما جنبه سازگار و انعطاف پذیر آن را نیز مشخص می کند. 

مارین ساوا (Marin Sawa) متخصص بیوالکترونیک از دانشگاه نیوکاسل در بریتانیا می گوید: برق رسانی مداوم تا شش ماه قابل توجه است و به نظر می رسد بسیار قوی تر و سازگارتر از آن چیزی است که تصور می کردیم. کاربردهای این سیستم می تواند شامل تامین انرژی دستگاه های الکترونیکی کوچک باشد. به گزارش سیناپرس، پتانسیل قابل توجهی برای استفاده از این فناوری در مکان های دورافتاده وجود دارد که در آن برق اصلی یک گزینه نیست و در جاهایی که استفاده از باتری هایی که نیاز به تعویض منظم دارند ناخوشایند است. 

به گزارش سیناپرس، کوین ردینگ (Kevin Redding) متخصص تبدیل انرژی فتوسنتزی از دانشگاه ایالتی آریزونا در ایالات متحده تحت تأثیر پایداری سیستم قرار گرفته و می گوید این مطالعه به عنوان یک مدرک دلگرم کننده بر این مفهوم عمل می کند که یک سلول میکروبی می تواند از فتوسنتز برای تولید برق طولانی مدت برای تامین انرژی یک سی پی یو استفاده کندبه گزارش سیناپرس، . این امر ممکن است صنعت را متقاعد کند که این فناوری را به اندازه کافی جدی بگیرد تا زمان و منابع لازم برای توسعه آن را به یک فناوری مفید سرمایه گذاری کند.

جفت شدن چنین دستگاه‌ هایی با پردازنده‌ های کوچک ممکن است سازندگان تراشه ها را به توسعه تراشه ‌های کم مصرف جدید که برای کار با سلول‌ های بیوفوتووتائیک در آینده طراحی شده‌ اند، تشویق کند.

شرح کامل این اختراع جالب و یافته های آن در آخرین شماره مجله تخصصی Energy Environ منتشر شده است.

مترجم: مهدی فلاحی پناه

No tags for this post.