عندما يتعلق الأمر بتوليد الطاقة من ضوء الشمس، لقد ثبت أن الحلول غير العادية تجعل العملية أكثر كفاءة.
الآن، أثبت فريق من الباحثين من جامعة كولومبيا البريطانية (UBC) كيف يمكن للخلايا الشمسية المصنوعة من الكائنات الحية أن تولد الطاقة حتى مع ضوء الشمس المحدود. يمكن لهذه الخلايا، المعروفة باسم الخلايا الشمسية "الحيوية"، أن تقدم بديلاً للخلايا الاصطناعية المستخدمة حاليًا في الألواح الشمسية التقليدية، مما يوفر مصدرًا للطاقة على الرغم من سوء الأحوال الجوية. ورقة تفصيلية للبحث تم نشره هذا الشهر في مجلة Small.
مقاطع الفيديو الموصى بها
"هذه هي الدراسة الأولى التي توضح المواد الحيوية المعدلة وراثيا لتصنيع الخلايا الشمسية." وقال سارفيش كومار، المهندس الكيميائي والبيولوجي في جامعة كولومبيا البريطانية وأحد المؤلفين الرئيسيين للورقة، لموقع Digital اتجاهات. "لقد استخدمنا بكتيريا غير ضارة وأعدنا هندسة أجهزتها الداخلية لإنتاج صبغة ضوئية تسمى الليكوبين."
متعلق ب
- تسخير الظلام: السباق لحل أكبر مشكلة في الطاقة الشمسية
- يقوم مولد الطاقة الشخصي باستخلاص الطاقة من النسيم الذي تصدره أثناء المشي
- تقوم المركبة الشمسية الأوروبية Solar Orbiter بأول اقتراب قريب من الشمس
في الماضي، طور الباحثون خلايا شمسية حيوية عن طريق استخلاص الأصباغ الطبيعية التي تستخدمها البكتيريا لتوليد الطاقة في عملية التمثيل الضوئي. لقد ثبت أن هذه عملية مكلفة.
في ضربة حظ، حدد علماء جامعة كولومبيا البريطانية طريقًا ربما يكون أقل تكلفة أثناء الهندسة الوراثية لبكتيريا E. coli بحيث تنتج الكثير من الليكوبين، الصبغة التي تعطي الطماطم لونها، والتي ثبت أنها حصادة فعالة للضوء. وبعد أن لاحظوا أن اللايكوبين يتحلل (محررًا للإلكترونات)، تساءلوا عما إذا كان معدل هذا التحلل كافيًا لتوليد تيار قابل للاستخدام. وقاموا بتغليف البكتيريا المنتجة لليكوبين بمادة شبه موصلة معدنية، ووضعوها على سطح زجاجي حيث يمكنهم جمع ضوء الشمس، وفحصوا ما حدث.
وصلت كثافة التيار الذي تم توليده إلى 0.686 مللي أمبير لكل سنتيمتر مربع، وهو أعلى بمقدار 0.324 مللي أمبير من الدراسات السابقة. من الصعب معرفة مقدار التوفير في التكاليف الذي قد ينتج إذا تم تطوير هذه التكنولوجيا على نطاق واسع ولكن يقدر الباحثون أن إنتاج الصبغة باستخدام عملياتهم يكلف حوالي عُشر التيار طُرق.
جانب آخر واعد من هذه التكنولوجيا هو أن الخلايا تعمل بشكل جيد في الإضاءة المنخفضة كما تفعل في الإضاءة الخافتة الضوء الساطع، مما يعني أن هذه الطريقة قد تكون مفيدة في أماكن في أقصى الشمال أو الجنوب، حيث تكون السماء غالبًا غائم.
"نحن لا ننظر إلى التكنولوجيا الخاصة بنا كمنافس للخلايا الشمسية التقليدية. قال فيكراماديتيا ياداف، وهو مهندس كيميائي وبيولوجي في جامعة كولومبيا البريطانية وأحد المؤلفين الرئيسيين للدراسة: "إنها مجرد مكملة". "ومع ذلك، فإن الخلايا التي قمنا بتطويرها هي جهاز من الجيل الأول يحتاج إلى تحسينات وتحسينات كبيرة قبل أن يتمكن من الوصول إلى مستويات الخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون. ومع ذلك، حتى في مهدها، فقد طرحت هذه التكنولوجيا بالفعل بعض التطبيقات الواعدة. إن استكشاف البيئات منخفضة الإضاءة مثل المناجم يتطلب استخدام أجهزة استشعار يمكن تشغيلها بخلايا حيوية مثل تلك التي طورناها.
توصيات المحررين
- "أكبر مزولة شمسية في العالم" تتضاعف كمزود للطاقة الخضراء
- درجات الحرارة المرتفعة والسندان الماسي قد يؤديان إلى اختراق الخلايا الشمسية
- يمكن أن تساعد طبقة الجرافين الرقيقة للغاية في حماية الألواح الشمسية من الجيل التالي
- الرياح والطاقة الشمسية؟ أخبار قديمة. كاليفورنيا تريد تبخير القمامة لتوليد الطاقة
- الليثيوم أيون هو مجرد البداية. إليكم نظرة خاطفة على مستقبل البطاريات
ترقية نمط حياتكتساعد الاتجاهات الرقمية القراء على متابعة عالم التكنولوجيا سريع الخطى من خلال أحدث الأخبار ومراجعات المنتجات الممتعة والمقالات الافتتاحية الثاقبة ونظرات خاطفة فريدة من نوعها.
