Эффективный биологический солнечный элемент – вопрос уже ближайшего будущего

Недавно инженер-исследователь из Бингемтонского университета, штат Нью-Йорк, США, объявил о разработке биологического солнечного элемента, который генерирует в миллионы раз больше энергии, чем другие созданные до настоящего времени экспериментальные аналоги. Как утверждает Сеохеун Чой, его устройство способно также работать при низкой освещенности и является самоподдерживающимся.

Конечно, новая технология, разработанная Чоем, не делает биологические солнечные элементы пригодными для практического применения, пока. Но, по крайней мере, уже сейчас такой способ выработки электричества представляется более реалистичным, чем прежде.

Для сравнения. Существующие кремниевые фотоэлементы вырабатывают 1 Ватт энергии на 1 кв. см, другими словами, солнечная батарея размером с ноготь приводит в действие карманный калькулятор. А существующие биологические фотоэлементы, использующие фотосинтез для выработки электричества, производят пиковатты на 1 кв. см, т.е. для работы того же калькулятора требуется панель шириной 20 метров и длиной от США до Ирландии. Выглядит абсурдно.

Первый биологический фотоэлемент, разработанный Чоем, может генерировать уже микроватты на 1 кв. см, так что калькулятор может работать от солнечной панели размерами 5 на 20 метров. Ну а последний прототип устройства, который представил ученый, способен вырабатывать милливатты, и для работы калькулятора достаточно панели размером с небольшой рюкзак (20 см х 50 см).

Чем же отличается прототип биологического фотоэлемента Чоя? В существующих био-фотоэлементах в качестве анода между бактериями и воздушным катодом используется тонкая полоска золота или оксида индия-олова. Однако, такие элементы быстро изнашиваются, поскольку бактериям не хватает воздуха, и они погибают.

В био-фотоэлементе Чой используется угольный анод, погруженный в жидкость зеленого цвета, насыщенную цианобактериями (синезелеными водорослями). Эта «конструкция» является более производительной и устойчивой, поскольку бактерии в жидкости имеют постоянный доступ к воздуху, который в данном случае выступает в качестве катода. А за счет способности цианобактерий выделять энергию при анаэробном дыхании, такой элемент может вырабатывать электрический ток даже в темноте.

В дальнейшем Чой планирует заняться поиском лучшего сочетания цианобактерий различных форм, для увеличения производительности биологического фотоэлемента.