Canlı Bitki ‘Biyo-Güneş Pillerinden’ Yeşil Enerji Üretmek
Fotoğraf : Canlı bir güneş pili haline gelebilen ve fotosentez kullanarak bir devreye güç sağlayabilen sukulent buz bitkisi (Kaynak: ACS Applied Materials & Interfaces (2022)).
Bitkiler bir besin, oksijen ve dekor kaynağı olarak hizmet etseler de, genellikle iyi bir elektrik kaynağı olarak kabul edilmezler. Ancak bilim insanları, bitki hücrelerinde doğal olarak taşınan elektronları toplayarak, “yeşil” biyolojik güneş pilinin bir parçası olarak elektrik üretebilirler.
Şu sıralar, ACS Applied Materials & Interfaces’te rapor veren araştırmacılar, fotosentezle çalışan canlı bir “biyo-güneş pili” meydana getirmek için ilk kez bir sukulent bitkisini kullandılar.
Bakteri ve mantarlardan bitki ve hayvanlara kadar tüm yaşayan hücrelerde elektronlar, doğal ve biyokimyasal proseslerin bir parçası olarak gidip gelirler. Ancak eğer ki elektrotlar mevcutsa, hücreler harici olarak kullanılabilecek elektrik üretirler. Önceki araştırmacılar bu yolla bakterilerden yakıt hücreleri üretmiştir, ancak mikropların sürekli olarak beslenmesi gerekmektedir. Bunun yerine Noam Adir’in ekibinin dahil olduğu bilim insanları, fotosentezi akım üretmek için yönelmişlerdir.
Bu işlem sırasında ışık, sudan oksijen ve şekerin üretimi ile sonuçlanan bir elektron akışını yönlendirir. Bu, yaşayan fotosentetik hücrelerin sürekli olarak bir “fotoakım” olarak çekilebilen ve tıpkı bir güneş pili gibi harici bir devreye güç sağlamak için kullanılabilen bir elektron akışı ürettiği anlamına gelir.
Kurak ortamlarda yetişen sukulentler gibi belli bitkiler, suyu ve besin maddelerini yaprakları dahilinde tutmak için kalın bir dış tabakaya sahiptir. Yaniv Shlosberg, Gadi Schuster ve Adir, sukulentlerdeki fotosentezin içsel su ve besin maddelerini elektrokimyasal bir hücrenin elektrot çözeltisi olarak kullanarak, canlı güneş hücreleri için enerji sağlayıp sağlayamayacağını ilk kez test etmek istemişlerdir.
Araştırmacılar, buz bitkisi olarak da adlandırılan Corpuscularia lehmannii sukulent türünü kullanarak canlı bir güneş pili meydana getirmişlerdir. Bitkinin yapraklarından birine bir demir anot ve platin katot yerleştirdiler ve voltajının 0,28 V olduğunu buldular. Bu, bir devreye bağlandığında, ışığa maruz kaldığında 20 µA/cm2’ye kadar fotoakım yoğunluğu üretti ve bir günden fazla akım üretmeye devam edebilmiştir.
Bu sayılar geleneksel bir alkalin pilden daha az olsa da, yalnızca tek bir yaprağı temsil etmektedir. Benzer organik cihazlar üzerinde yapılan önceki araştırmalar, birden fazla yaprağın seri olarak bağlanmasının voltajı arttırabileceğini düşündürmektedir.
Ekip, canlı güneş pilini özel olarak tasarladı, böylece iç yaprak çözeltisi içindeki protonlar katotta hidrojen gazı oluşturmak üzere birleştirilebilmiş ve bu hidrojen toplanıp diğer uygulamalarda kullanılabilmiştir. Araştırmacılar, yöntemlerinin gelecekteki sürdürülebilir, çok işlevli yeşil enerji teknolojilerinin geliştirilmesini sağlayabileceğini söylüyor.
Kaynak: techxplore.com
