直接从世界上最好的太阳能发电厂(光合发电厂)中收集电力?听起来好得令人难以置信?得益于佐治亚大学的最新研究,这可能在不久的将来成为现实。
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那里的研究人员已经开发出一种方法,以“中断”光合作用并使电子重新定向,然后再将其用于制造糖。如果您想知道为什么这可能是一个重要的发现,那是因为光合植物的功能是量子效率接近100%。这就是说,植物捕获的几乎所有阳光光子都转化为电子。为了进行比较,当今大多数太阳能电池的工作效率约为12-17%。这是巨大的差异,并且可能极大地提高太阳能发电的效率。不过,当然,只有在技术和经济可以解决的情况下……。
UGA工程学院助理教授,发表在《能源与环境科学杂志》上的论文的作者Ramaraja Ramasamy说:“清洁能源是本世纪的需要。”“这种方法有一天可能会改变我们使用基于植物的系统从日光中产生更清洁能源的能力。”
作为背景,在光合作用过程中,植物捕获的光子用于将水分子分解为氧和氢的组成部分。这样,它们产生电子。然后,电子被植物利用来产生糖,然后糖被植物(以及食用它的动物)用于生长和繁殖。乔治亚大学的新闻稿详细介绍了以下内容:
该技术涉及分离植物细胞中称为类囊体的结构,类囊体负责捕获和储存阳光中的能量。研究人员操纵类囊体中的蛋白质,中断电子流动的路径。
然后将这些修饰的类囊体固定在经过特殊设计的碳纳米管背衬上,碳纳米管是比人的头发细近50,000倍的圆柱形结构。纳米管充当电导体,从植物材料中捕获电子,然后将它们沿导线发送。
作为该技术的首次小规模试验的结果,已经产生了比以前在类似系统中报告的电流水平大两个数量级的电流水平。
显然,要使这样的技术商业化还需要做很多工作,但这绝对是一个有趣的……。
研究人员目前正在致力于提高技术的输出和稳定性。
Ramasamy说:“在短期内,该技术可能最好用于需要较少功率运行的远程传感器或其他便携式电子设备。”“如果我们能够利用基因工程等技术来增强植物光合作用机械的稳定性,我非常希望该技术将来能够与传统的太阳能电池板竞争。”
他说:“我们在这里发现了非常有前途的东西,当然值得进一步探索。”“我们现在看到的电力输出很小,但仅在大约30年前,氢燃料电池才刚刚起步,现在它们可以为汽车,公共汽车甚至建筑物供电。”
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