Bitkiler genellikle besin, oksijen ve dekorasyon kaynakları, ancak elektrik kaynağı olarak değil. Ancak bilim adamları, bitki hücreleri içindeki elektronların doğal taşınmasından yararlanarak, yeşil, biyolojik bir güneş pilinin parçası olarak elektrik üretmenin mümkün olduğunu keşfettiler. ACS Applied Materials & Interfaces’de yayınlanan yakın tarihli bir çalışmada araştırmacılar, fotosentezle çalışan canlı bir “biyo-güneş pili” oluşturmak için ilk kez etli bir bitki kullandılar.
Elektronlar, doğal olarak elektronların bir parçası olarak taşınır. bakteri ve mantarlardan bitki ve hayvanlara kadar tüm canlı hücrelerde biyolojik süreçler. Elektrotlar eklenerek, hücreler harici olarak kullanılabilen elektrik üretmek için kullanılabilir. Önceki araştırmalar, bakterileri kullanarak yakıt hücreleri yaratmıştı ama sürekli beslenmeyi gerektiriyordu. Bu yeni yaklaşım, akım oluşturmak için bitkilerin ışık enerjisini kimyasal enerjiye dönüştürdüğü süreç olan fotosentezi kullanır.
Bu işlem sırasında ışık, sudan bir elektron akışını yönlendirir ve bu da sonuçta oksijen ve şeker oluşumuyla sonuçlanır. . Bu, yaşayan fotosentetik hücrelerin sürekli olarak bir “fotoakım” olarak çekilebilen ve tıpkı bir güneş pili gibi harici bir devreye güç vermek için kullanılabilen bir elektron akışı ürettiği anlamına gelir.
Kurak ortamlarda bulunan sulu meyveler gibi bazı bitkiler, suyu ve besinleri yapraklarında tutmak için kalın tırnak etlerine sahiptir . Yaniv Shlosberg, Gadi Schuster ve Adir, sulu meyvelerdeki fotosentezin, bir elektrokimyasal hücrenin elektrolit çözeltisi olarak iç sularını ve besinlerini kullanarak canlı güneş pilleri için güç yaratıp yaratamayacağını ilk kez test etmek istediler.
araştırmacılar, “buz bitkisi” olarak da adlandırılan etli Corpuscularia lehmannii’yi kullanarak canlı bir güneş pili yarattılar. Bitkinin yapraklarından birine bir demir anot ve platin katot yerleştirdiler ve voltajının 0,28 V olduğunu buldular. Bir devreye bağlandığında, ışığa maruz kaldığında 20 µA/cm2’ye kadar fotoakım yoğunluğu üretti ve bir günden fazla akım üretmeye devam edebildi. Bu sayılar, geleneksel bir alkalin pilinkinden daha az olsa da, yalnızca tek bir yaprağı temsil etmektedir.
Benzer organik cihazlar üzerinde yapılan önceki araştırmalar, birden fazla pilin seri olarak bağlanmasının voltajı artırabileceğini düşündürmektedir. Ekip, canlı güneş pilini özel olarak tasarladı, böylece iç yaprak çözeltisi içindeki protonlar katotta hidrojen gazı oluşturmak üzere birleştirilebildi ve bu hidrojen toplanıp diğer uygulamalarda kullanılabildi. Araştırmacılar, yöntemlerinin gelecekte sürdürülebilir, çok işlevli yeşil enerji teknolojilerinin geliştirilmesini sağlayabileceğini söylüyor.
Referans: “Etli Bitkilerde Kendinden Kapalı Biyo-Fotoelektrokimyasal Hücre”, Yaniv Shlosberg, Gadi Schuster ve Noam Adir, 23 Kasım 2022, ACS Applied Materials & Interfaces.
DOI: 10.1021/acsami.2c15123
Yazarlar, Grand Technion Energy Program’dan (GTEP) bir “Nevet” hibesinden sağlanan finansmanı kabul etmektedir. ve Technion’un Hidrojen Teknolojileri Araştırma Laboratuvarı’ndan (HTRL) Enerji Araştırması ve desteği için bir Technion VPR Berman Hibesi.