A növények fotokémiai rendszere természeténél fogva alkalmas arra, hogy hatékonyan hasznosítsa a napsugárzás energiáját. Ennek segítségével a szén-dioxidot hosszú láncú vegyületekké alakítják, és biomasszát termelnek. Wolfgang Schuhmann és Matthias Rögner, a bochumi Ruhr Egyetem két munkatársa úgy gondolta, miért ne használnák a természet találmányát az emberi energiatermelésre is. Munkacsoportjaikkal egy olyan módszert fejlesztettek ki, amelynek lényege, hogy a kékmoszatok fotokémiai rendszere egyfajta biológiai napelem alapjaként szolgál.

A mérnökbázis.hu cikkéből kiderül, a kutatók első lépésként Japánban, egy forró vizű forrásban élő, melegkedvelő cianobaktériumok fotokémiai rendszerét izolálták. A cianobaktériumok életmódja miatt ezek a fotokémiai rendszerek lényegesen stabilabbak, mint azoké a fajoké, amelyek nem ilyen extrém körülmények között fordulnak elő. Ezt követően Schuhmann és munkatársai összetett, elektromosan vezető anyagokat, ún. redox hidrogéleket fejlesztettek ki. Ezekbe ágyazták be a fotokémiai rendszereket, hogy összeköthessék azokat a napelemek elektródáival.

Az ilyen módon előállított biológiai napelem két kamrából áll. Ha az első kamrát megvilágítják, az abban elhelyezkedő fotokémiai rendszer elektronokat vesz fel a vízmolekulákból, miközben oxigén keletkezik. Az elektronok a redox hidrogélen keresztül egy olyan elektródára vándorolnak, amely a második kamra elektródájával van összekapcsolva. Ez utóbbi egy másik redox hidrogélen keresztül az első rendszerbe vezeti az elektronokat. Itt az elektronokat az oxigén veszi fel, így ismét víz keletkezik. Ez első pillantásra egy helyben járásnak tűnik.

A lényeg azonban a redox hidrogélek tulajdonságában rejlik: a kutatók nem két azonos gélt használtak, hanem különböző potenciálúakat. Így potenciálkülönbség jön létre a két kamra között, amivel áramot lehet termelni. A potenciálkülönbség határozza meg a bio-napelem feszültségét és ezzel hatékonyságát. Jelenleg azonban még csak néhány nW/cm2-es teljesítmény érhető el, ami nem túl sok.

Ám ahogy a kutatók hangsúlyozták, először csak annak demonstrálása volt a cél, hogy az elv működik. Utána optimalizálni kell annak érdekében, hogy a hatásfok növekedjen. „A rendszer egy javaslat arra, milyen irányba fejleszthetők a félig mesterséges és természetes napelemrendszerek” – magyarázta Rögner. Segítségükkel és fénnyel nemcsak áramot, hanem hidrogént is lehetne termelni.

Fotó: freedigitalphotos.net

biokalauz.hu/mernokbazis.hu