پنل‌های خورشیدی را فراموش کنید، جلبک‌ها می‌آیند!

محققان می گویند ما باید به تدریج پانل های خورشیدی را فراموش کنیم، زیرا جلبک ها می توانند ابزار بزرگ بعدی در زمینه انرژی های تجدیدپذیر باشند و انرژی تولید شده توسط آنها می تواند برای تامین انرژی دستگاه های ولتاژ پایین مانند حسگرهای اینترنت اشیا استفاده شود.

به گزارش سرگرمی روز، محققان دانشگاه کنکوردیا در کانادا روشی را برای برداشت انرژی از فرآیند فتوسنتز جلبک ها به منظور تامین منبع انرژی پایدار ابداع کرده اند.

گروه آزمایشگاهی Photo-Biomicrosystems دانشگاه کنکوردیا با معلق کردن جلبک ها در محلول تخصصی و ذخیره آنها در سلول های انرژی کوچک انرژی تولید می کند.

مدل آنها الکترون ها را برای تولید الکتریسیته جذب می کند و آن را نه تنها یک فرآیند کربن صفر، بلکه یک فناوری کربن منفی نیز می کند.

به گفته محققان، هنگامی که سلول های قدرت میکروفتوسنتزی آنها (µPSCs) به درستی تنظیم شوند، ظرفیت تولید انرژی کافی برای تامین انرژی ابزارهای بسیار کم مصرف مانند حسگرهای اینترنت اشیا (IoT) را دارند.

در مقاله تحقیقاتی خود، این تیم گفت: “ادغام μPSCs در زمینه منابع انرژی پایدار نشان دهنده گام مهمی به جلو است که به طور بالقوه بر بخش های مختلف وابسته به راه حل های کم مصرف تاثیر می گذارد.”

کنترل قدرت جلبک

در تنظیم μPSC، یک غشای تبادل پروتون به شکل لانه زنبوری، بخش های آندی و کاتدی سلول میکروفتوسنتزی را جدا می کند.

محققان میکروالکترودهایی را در دو طرف غشاء ساختند تا بارهای آزاد شده توسط جلبک ها در طول فتوسنتز را جمع آوری کنند. هر اتاقک کوچک است و ابعاد آن فقط دو سانتی متر در دو سانتی متر در چهار میلی متر است.

محفظه آند حاوی دو میلی لیتر محلول است که در آن جلبک ها معلق هستند، در حالی که کاتد با فریسیانید پتاسیم، گیرنده الکترون پر شده است.

به گفته محققان، زمانی که جلبک ها به دلیل فتوسنتز شروع به انتشار الکترون می کنند، الکترون ها جمع آوری شده و از طریق الکترودهای موجود در غشاء هدایت می شوند و در نتیجه جریان ایجاد می شود.

با این حال، پروتون ها از غشاء عبور کرده و وارد کاتد می شوند و فروسیانید پتاسیم را اکسید و کاهش می دهند. این فرآیند بدون نور مستقیم خورشید نیز کار می کند، هرچند با شدت کمتر.

دیلیپان پنیرسلوان، دانشجوی دکترا در دانشگاه کنکوردیا و یکی از نویسندگان این مطالعه، در بیانیه‌ای گفت: «درست مانند انسان‌ها، جلبک‌ها دائماً تنفس می‌کنند، اما دی اکسید کربن را جذب کرده و اکسیژن آزاد می‌کنند». آنها به لطف دستگاه فتوسنتز خود، در طول تنفس نیز الکترون آزاد می کنند.

یک روش کارآمد و زیست محیطی

محققان عملکرد سلول‌های انرژی میکروفتوسنتزی (µPSCs) را در پیکربندی‌های مختلف آزمایش کردند.

در یک مجموعه، پیکربندی ها شامل دو میکروPSC به صورت سری با سه میکروPSC به صورت موازی، سه میکروPSC به صورت سری با دو میکروPSC به صورت موازی، چهار میکروPSC به صورت سری با دو مجموعه دیگر به صورت سری و هر دو مجموعه به صورت موازی، و پنج میکروPSC به صورت سری بود. موازی با میکروPSC.

آزمایش‌ها نشان می‌دهند که ترکیب آرایه‌های سری و موازی سلول‌های قدرت میکروفتوسنتزی (µPSCs) نسبت به استفاده از اتصالات سری یا موازی، توان بیشتری تولید می‌کند.

با این حال، تیم ناتوانی این سیستم در رقابت با روش های تولید انرژی جایگزین مانند سلول های خورشیدی را تایید می کند. زیرا یک سلول میکروفتوسنتزی تنها حداکثر ولتاژ 1.0 ولت دارد.

با این حال، با تحقیق و توسعه کافی، از جمله فناوری های یکپارچه سازی با استفاده از هوش مصنوعی، محققان بر این باورند که این فناوری می تواند در آینده به یک منبع انرژی قابل دوام، مقرون به صرفه و پاک تبدیل شود.

این تیم تاکید می‌کند که سیستم آنها از هیچ گاز خطرناک یا میکروفیبر مورد نیاز برای فناوری تولید سیلیکون که سلول‌های فتوولتائیک به آن متکی هستند، استفاده نمی‌کند.

همچنین، حذف تراشه های کامپیوتری سیلیکونی کار ساده ای نیست.

محققان می گویند: «ما از پلیمرهای زیست سازگار استفاده می کنیم، بنابراین کل سیستم به راحتی قابل تجزیه است و تولید آن بسیار ارزان است.

جزئیات این تحقیق در مجله Energies منتشر شده است.