Природная батарея

06 сентября 2010 года, 11:45
Природная батарея

Майкл Страно (Michael Strano), инженер-химик из Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology, MIT), США, вместе с группой коллег изобрел новый способ регенерации солнечных батарей, сообщает Science News. В качестве образца был использован процесс, происходящий в растениях.

«Это человеческая версия того, что делает природа. Это, на самом деле, новаторская работа. Я никогда не видел ничего подобного», – заявил Хайме Грюнлан (Jaime Grunlan), эксперт по нанокомпозитам из Техасского университета агрокультуры и машиностроения (Texas A&M University), США.

Солнечный свет может плохо повлиять на листья, которые накапливают его. Когда начинается интенсивный процесс фотосинтеза, в листе происходит фотосинтетическая реакция, которая заменяет клетки, поврежденные кислородом и другими молекулами, образовавшимися в результате воздействия ультрафиолета. По словам Страно, вместо того чтобы увеличивать срок службы батарей, группа решила взять за образец настоящий лист из природы и пойти по пути самовосстановления. Он с коллегами изобрел новую систему, в которой поврежденные части легко заменяются.

Испытатели взяли из пурпурной бактерии специальные центры, в которых протекает реакция накопления света. Добавили белки и жиры для структуры, а также карбоновые нанотрубки для образования электрического тока. Все реактивы были собраны в наполненном водой аппарате для диализа, точно таком же, который используется для фильтрации крови при отказе почек, с мембраной, через которую могут пройти только молекулы. Также ученые добавили холат натрия – поверхностно-активное вещество (ПАВ), который предохраняет ингредиенты от слипания. Когда после этого смесь профильтровали, чтобы вывести ПАВ из состава, остальные ингредиенты слиплись и образовали тело, которое поглощает свет и образует наэлектризованные частицы.

Такой необычный результат наблюдается благодаря химическим свойствам ингредиентов и их тенденции к смешиванию в энергетически удобных пропорциях. Белки обволакивают жиры и образуют диск, на поверхности которого протекает фотосинтетическая реакция. Эти диски выстраиваются вдоль карбоновой нанотрубки, а через поры в ней проходят электроны, образовавшиеся в результате реакции. После добавления холата натрия структура разрушается, однако после его удаления все возвращается в прежнее положение.

«Тот факт, что все возвращается в обратное положение по желанию, удивителен. Наша группа разрушала структуру и снова восстанавливала процесс фотосинтеза. После четырех подобных изменений, сделанных в течение недели, они все еще возвращаются в прежнее положение. Эти комплексы иногда теряли энергию, но затем восстанавливались», – прокомментировал результаты исследования Страно.

«Пока это изобретение не может конкурировать с силиконовыми солнечными батареями. Однако эти механизмы достигли своего нынешнего уровня эффективности только после десятилетий исследований. Инвестиции в эту технологию могут дать нам высокоэффективную самовосстанавливающуюся систему, которая сможет работать даже при низком освещении», – заявил Майк Джонс (Mike Jones), биохимик из Бристольского университета (University of Bristol), Великобритания.

Солнечные батареи уже давно стали участником необычных экспериментов. Так, например, Шейла Кеннеди (Sheila Kennedy), сотрудник MIT, эксперт по интеграции технологий солнечной энергетики в архитектуру, создала новые строительные материалы из «солнечного текстиля». «Солнечный текстиль», или гибкая солнечная батарея, работает по принципу обычных солнечных батарей. Сделанный из полупроводниковых материалов, он абсорбирует солнечную энергию и преобразует ее в электричество.

А швейцарский путешественник Бертран Пиккар (Bertrand Piccard) представил прототип самолета на солнечных батареях. Размах крыльев аппарата HB-SIA составляет 61 м, а весит он всего 1500 кг. Построен самолет из композитных материалов, что обеспечивает малый вес, и оборудован не только солнечными панелями, но и аккумуляторами, что позволяет накапливать энергию для полетов в темное время суток.

Ключевые слова: нанотехнологии, биология
Просмотров: 1808
Все лента новостей