Bity mocy/wydajności: 1 lutego

Zbieranie energii inspirowane wodorostami
Naukowcy z Dalian Maritime University, Georgia Institute of Technology i Sun Yat-sen University opracowali elastyczne generatory prądu naśladować sposób, w jaki kołyszą się wodorosty skutecznie przekształcać fale powierzchniowe i podwodne w energię elektryczną do zasilania urządzeń morskich.

Sieci czujników są rozmieszczone w strefach przybrzeżnych i zbierają informacje o prądach, pływach, jakości wody i zapewniają statkom pomoc w nawigacji. Często czujniki te opierają się na bateriach, które należy wymienić i nie znajdują się w odpowiednich miejscach, aby wykorzystać energię słoneczną lub wiatrową.

Zainspirowani roślinami żyjącymi na dnie morskim, naukowcy opracowali elastyczne tryboelektryczne nanogeneratory (TENG). Naśladując sposób, w jaki wibrują pasma wodorostów, elastyczne TENG mogą wykorzystać ruch fal.

Aby stworzyć powierzchnie tryboelektryczne, naukowcy pokryli przewodzącym atramentem paski o wymiarach 1.5 na 3 cale z dwóch różnych polimerów. Następnie między paski wciśnięto małą gąbkę, tworząc cienką szczelinę powietrzną, a całość uszczelniono, tworząc TENG. W testach, gdy TENG były poruszane w górę iw dół w wodzie, wyginały się tam iz powrotem, wytwarzając elektryczność. Kiedy naukowcy umieścili TENG w wodzie o ciśnieniu podobnym do tego, które znajduje się pod wodą w strefach przybrzeżnych, odkryli, że szczelina powietrzna między dwoma materiałami przewodzącymi uległa zmniejszeniu. Jednak urządzenia nadal generowały prąd o ciśnieniu 100 kPa – takim samym ciśnieniu, jakie zwykle występuje na głębokości 30 stóp, gdzie prawie nie ma ruchu fal podwodnych.

Na koniec naukowcy wykorzystali zbiornik falowy, aby zademonstrować, że wiele TENG można wykorzystać jako mini podwodną elektrownię, dostarczając energię do termometru, 30 diod LED lub migającej miniaturowej latarni LED. Naukowcy twierdzą, że ich podobny do wodorostów TENG może zmniejszyć zależność od baterii w strefach przybrzeżnych, w tym czujników morskich.

Więzienie glonów do sztucznej fotosyntezy
Naukowcy z Nanyang Technological University Singapore badają, jak ulepszyć sztuczną fotosyntezę i odkryli to otaczanie białka alg w płynnych kropelkach może radykalnie poprawić właściwości zbierania światła i konwersji energii alg nawet trzykrotnie.

Sztuczna fotosynteza to potencjalny sposób na zrównoważone wytwarzanie energii elektrycznej, bez odpadów ubocznych z produkcji paneli słonecznych. Alternatywnie, badania nad nim mogą również pomóc w zwiększeniu wydajności fotowoltaiki.

„Sztuczna fotosynteza nie jest tak wydajna jak ogniwa słoneczne w wytwarzaniu energii elektrycznej. Jest jednak bardziej odnawialny i zrównoważony. Ze względu na rosnące zainteresowanie technologiami przyjaznymi dla środowiska i odnawialnymi, pozyskiwanie energii z białek zbierających światło w algach wzbudziło duże zainteresowanie w dziedzinie bioenergii”, powiedział adiunkt Chen Yu-Cheng ze Szkoły Inżynierii Elektrycznej i Elektronicznej w NTU Singapur.

Naukowcy przyjrzeli się określonemu rodzajowi białka występującego w czerwonych algach, zwanym fikobiliproteinami, które są odpowiedzialne za pochłanianie światła w komórkach alg w celu rozpoczęcia fotosyntezy. „Ze względu na swoje unikalne właściwości emitowania światła i fotosyntezy fikobiliproteiny mają obiecujące potencjalne zastosowania w biotechnologii i urządzeniach półprzewodnikowych. Zwiększenie energii z aparatu do zbierania światła było w centrum wysiłków rozwojowych nad urządzeniami organicznymi, które wykorzystują światło jako źródło zasilania” – powiedział Chen.

Aby zwiększyć ilość energii, jaką mogą wytwarzać glony, zespół badawczy opracował metodę zamykania czerwonych alg w małych mikrokropelkach ciekłokrystalicznych o wielkości od 20 do 40 mikronów i wystawiania ich na działanie światła.

Kiedy światło uderza w kroplę, pojawia się efekt „szepczącej galerii”, w którym fale świetlne przemieszczają się wokół zakrzywionych krawędzi kropli. Światło jest skutecznie zatrzymywane w kropli przez dłuższy czas, zapewniając więcej możliwości zajścia fotosyntezy.

„Kropla zachowuje się jak rezonator, który zatrzymuje dużo światła” – powiedział Chen. „Dzięki temu glony mają większą ekspozycję na światło, zwiększając tempo fotosyntezy. Podobny rezultat można uzyskać, pokrywając zewnętrzną część kropli białkiem z alg”.

Naukowcy stwierdzili, że kropelki można łatwo wytwarzać masowo po niskich kosztach i proponują, aby można je było stosować w „farmach alg”, gdzie gęsto rosnące glony w zbiornikach wodnych można by ostatecznie połączyć z większymi kropelkami ciekłokrystalicznymi, aby wytworzyć unoszącą się energię generatory.

„Mikrokropelki użyte w naszych eksperymentach mogą potencjalnie zostać powiększone do większych kropelek, które następnie można zastosować do alg poza środowiskiem laboratoryjnym w celu wytworzenia energii. Chociaż niektórzy mogą uważać wzrost glonów za nieestetyczny, odgrywają one bardzo ważną rolę w środowisku. Nasze odkrycia pokazują, że istnieje sposób na przekształcenie tego, co niektórzy mogą postrzegać jako „bio-śmieci” w bioenergię” – powiedział Chen.