Resumo:
Enquanto as folhas usam a energia da luz solar para a conversão de dióxido de carbono para a biomassa, dispositivos fotovoltaicos aproveitar a luz para produzir eletricidade. A esta luz, a cooperação entre químicos e biólogos na Ruhr-Universitaet Bochum-resultou com sucesso no desenvolvimento de uma folha semi-artificial muito eficiente através da integração de proteínas fotossintéticas com tecnologia fotovoltaica.
Esta descoberta abre a possibilidade de a construção de folhas semi-artificial funcionando como dispositivos fotovoltaicos com desempenho aumentado drasticamente.
- Leia também: Coisas do futuro: Novo método para seleção de materiais orgânicos para células fotovoltaicas orgânicas
In-Depth artigo:
A cooperação entre químicos e biólogos da Universidade Ruhr-Bochum resultou em um novo método para a integração muito eficiente de proteínas de fotossíntese, a energia fotovoltaica.
Seu relatório recente em Química - um jornal europeu, selecionado como um papel muito importante (VIP) pela revista, oferece uma nova estratégia de imobilização que produz taxas de transferência de elétrons superando pela primeira vez as taxas observadas na fotossíntese natural.
Esta descoberta abre a possibilidade de a construção de folhas semi-artificial funcionando como dispositivos fotovoltaicos com desempenho aumentado drasticamente.
Fotossistema 1, um robusto e eficiente de proteínas de colheita de luz
Em folhas, fotossistema 1 (PS1) absorve a luz e, finalmente, a sua energia é utilizada para a conversão de dióxido de carbono para a biomassa. Dispositivos fotovoltaicos, construir principalmente de semicondutores com base de silício, também aproveitam a luz solar, mas produzir eletricidade.
Em folhas, fotossistema 1 (PS1) absorve a luz e, finalmente, a sua energia é utilizada para a conversão de dióxido de carbono para a biomassa. Dispositivos fotovoltaicos, construir principalmente de semicondutores com base de silício, também aproveitam a luz solar, mas produzir eletricidade.
Uma abordagem para o desenvolvimento de sistemas fotovoltaicos mais baratas e renováveis consiste em substituir o semi-condutor com os complexos de proteína de membrana isolado de fotossíntese. A equipe do Dr. Matthias Rögner isola um PS1 altamente estável a partir de cianobactérias thermophilic que vivem em uma primavera quente no Japão. No entanto, a integração desta componente natural em dispositivos artificiais enfrenta um grande desafio.PS1 exibe ambos os domínios hidrofílicos e hidrofóbicos que complicam a sua imobilização em eletrodos.
Estímulos hidrogéis redox que responde como matriz artificial para fotossistema 1
Dr. Nicolas Plumeré equipes do Dr. Wolfgang Schuhmann do e desenvolver materiais de condução de elétrons complexas, chamadas hidrogéis redox, com estímulos propriedades responsivas.
Dr. Nicolas Plumeré equipes do Dr. Wolfgang Schuhmann do e desenvolver materiais de condução de elétrons complexas, chamadas hidrogéis redox, com estímulos propriedades responsivas.
Os investigadores PS1 incorporado nesta matriz artificial e que capaz de ajustar o ambiente local das proteínas naturais fotossintéticos. As propriedades hidrófilas / hidrófobas do hidrogel pode ser controlado por alteração do pH e foram ajustadas para a exigência de o fotossistema hidrofóbico.
Este ambiente construído para o efeito proporciona as condições ideais para PS1 e supera os passos limitantes cinéticos, que são encontrados em folhas naturais. Este procedimento produz os fotocorrentes mais altos observados até o momento para o bio-photoelectrodes semi-artificial, enquanto a taxa de transferência de elétrons excede em uma ordem de magnitude que a observada na natureza.
Para uma maior eficiência de energia fotovoltaica e flexíveis
Esta melhoria aumenta a eficiência de nosso conceito Bio-Fotovoltaico inicial do nano Watt à gama microwatt. No curto prazo, a energia fotovoltaica à base de silício ainda irá superar os dispositivos de bio em termos de estabilidade e eficiência.
Esta melhoria aumenta a eficiência de nosso conceito Bio-Fotovoltaico inicial do nano Watt à gama microwatt. No curto prazo, a energia fotovoltaica à base de silício ainda irá superar os dispositivos de bio em termos de estabilidade e eficiência.
No entanto, as aplicações iniciais de bio-energia fotovoltaica não se sobrepõem com as suas contra-partes semi-condutores.
Em particular, eles podem ser utilizados para gerar a energia de micro-dispositivos médicos de tamanho, tais como sensores implantados em lentes de contacto. Como perspectiva futura, o fotossistema fornece a base para o desenvolvimento de células solares baratos e flexíveis para ser aplicado em superfícies irregulares.
Publicação de referência:
Tim Kothe et al: Engenharia Eletrônica de transferência de cadeia no fotossistema 1 Com base fotocátodos Supera Electron-Taxas de transferência em Natural fotossíntese. Química - Revista Europeia de 2014.
JVT'Solar
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