生物太阳能电池直接从植物中获取能量
虽然植物可以作为食物、氧气和décor的来源，但它们通常不被认为是良好的电力来源。但通过收集在植物细胞内自然传输的电子，科学家们可以产生电力，作为“绿色”生物太阳能电池的一部分。现在，研究人员在ACS应用材料与界面杂志上报道，他们首次使用多肉植物制造了一种依靠光合作用运行的活“生物太阳能电池”。
在所有的活细胞中，从细菌和真菌到植物和动物，电子在周围穿梭，这是自然生化过程的一部分。但如果有电极，电池实际上可以产生电能，供外部使用。以前的研究人员已经用这种方法用细菌制造了燃料电池，但必须不断地给微生物喂食。相反，包括诺姆·阿迪(Noam Adir)团队在内的科学家们已经转向光合作用来产生电流。在这个过程中，光驱动水中的电子流，最终产生氧气和糖。这意味着活的光合细胞不断地产生电子流，这些电子流可以作为“光电流”被抽走，并用于为外部电路供电，就像太阳能电池一样。
某些植物——比如在干旱环境中发现的多肉植物——有厚厚的角质层来保持叶子中的水分和营养。Yaniv Shlosberg, Gadi Schuster和Adir第一次想要测试多肉植物的光合作用是否可以利用它们内部的水和营养物质作为电化学电池的电解质溶液为活性太阳能电池提供能量。
研究人员利用多肉植物小珠藻(Corpuscularia lehmannii)，也被称为“冰植物”，制造了一种活的太阳能电池。他们将铁阳极和铂阴极插入到植物的一片叶子中，发现其电压为0.28V。当连接到电路中时，当暴露在光线下时，它产生高达20 μ a /cm2的光电流密度，并且可以持续产生电流超过一天。虽然这些数字比传统的碱性电池要少，但它们只代表了一片叶子。以前对类似有机器件的研究表明，串联多个叶片可以提高电压。该团队特别设计了这种活性太阳能电池，使内部叶片溶液中的质子可以在阴极处结合形成氢气，这些氢气可以被收集并用于其他应用。研究人员说，他们的方法可以使未来可持续的、多功能的绿色能源技术的发展成为可能。
参考:李志强，李志强，李志强，等。多肉植物自封闭生物光化学细胞的研究。ACS Appl Mater接口．2022; 14(48): 53761 - 53766。doi:10.1021 / acsami.2c15123
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