Учені запропонували друкувати сонячні панелі бактеріями на грибах

Крім класичних технологій створення сонячних панелей існує і менш популярний напрям — біофотовольтаїка. У ній в ролі перетворювача сонячного світла в електричний струм використовуються бактерії, здатні до фотосинтезу. Зазвичай, вчені використовують для цього ціанобактерії — синьо-зелені водорості. У присутності води та світла вони розщеплюють молекули води на молекулярний кисень, іон водню та електрон. Цей електрон можна захопити одним електродом, а потім використовувати на іншому електроді для зворотного перетворення кисню і водню в воду.

Вчені вже створили досить багато варіантів такої біологічної сонячної панелі, але поки всі вони залишаються лише лабораторними прототипами. Одна з причин цього полягає в тому, що час життя бактерій мало для реального застосування через недостатню біосумісність інших елементів панелі, невідповідних умов або інших чинників.

Дослідники з Технологічного університету Стівенса запропонували збільшувати час життя ціанобактерій в біофотовольтаїчних пристроях завдяки використанню в ролі підкладки іншого організму — гриба. Завдяки такому носієві бактерії отримують необхідну вологу з ґрунту через невеликі канали в грибі. До того ж, він забезпечує бактеріям оптимальну температуру і лужність.

Дослідники створили два типи «чорнил» для друку на грибі, в даному випадку печериці. Один з матеріалів заснований на гідрогелі з альгінату натрію, в який додали живильне середовище для бактерій і самі бактерії роду Anabaena. Другий матеріал друку — це провідна суміш, в яку додали графенові нанострічки. Під час друку 3D-принтер спочатку створює струмозбірник з графенової суміші, а потім поверх нього друкує спіралеподібну смугу з суміші з ціанобактеріями.

Для перевірки характеристик фототрофних бактерій в ролі перетворювача сонячної енергії дослідники провели кілька експериментів. Вимірювання електричних характеристик показало, що максимальний струм панелі складає близько 67 наноамперів, причому 3D-друк організованих структур підвищує величину струму в порівнянні з рівномірно розподіленими бактеріями. До того ж, автори досліджували вплив гриба на виживання бактерій в порівнянні з печаткою на полісилоксанової моделі гриба. З’ясувалося, що використання такого гриба як підкладки помітно підвищує виживаність в порівнянні з застосуванням штучної підкладки, однак навіть у такому випадку кількість живих бактерій за три дні знижується до близько десяти відсотків.

Нагадаємо, органічні сонячні батареї вже наздогнали кременеві за ефективністю.

Також в Японії створили гуму, здатну генерувати енергію від сонячного світла та вібрації.