Đại học Ruhr tìm ra chìa khóa độ bền và hiệu suất của tế bào pin mặt trời sinh học

Thảo luận trong 'Khoa học' bắt đầu bởi bk9sw, 20/12/13. Trả lời: 17, Xem: 5033.

Chia sẻ

  1. bk9sw

    bk9sw Moderator

    Tham gia:
    30/3/08
    Được thích:
    54,111
    2289246_cyanobacteria.jpg
    Vi khuẩn lam (Cyanobacteria).

    Các nhà nghiên cứu tại đại học Ruhr, Bochum, CHLB Đức đã vừa tạo ra một loại tế bào pin mặt trời nguồn gốc sinh học với khả năng sản sinh một dòng điện liên tục. Điều quan trọng là phương pháp của đại học Ruhr sẽ giúp loại trừ những tổn hại lên các tế bào quang hợp - một vấn đề từ lâu đã làm cản trở những nổ lực của giới khoa học trong việc khai thác năng lượng lấy ý tưởng từ thiên nhiên.

    Mặc dù công nghệ này vẫn còn rất mới mẻ nhưng tế bào pin mặt trời sinh học có thể mang lại nhiều lợi thế hơn so với các hệ thống tế bào quang điện hiện nay. Tế bào pin mặt trời sinh học có hiệu suất chuyển đổi năng lượng cao hơn và quan trọng là không phụ thuộc vào silicon cũng như các kim loại hiếm, đắt đỏ khác. Thế nhưng, hạn chế của các hệ thống tế bào pin mặt trời sinh học đến nay vẫn là yếu tố độ bền và năng lượng đầu ra chưa cao.

    Những nổ lực trước đây nhằm khai thác quá trình quang hợp để tạo ra điện vẫn tập trung vào Z-Scheme. Z-Scheme là một quá trình quang khử trong đó năng lượng ánh sáng được chuyển đổi thành năng lượng hóa học trong 2 hệ thống quang hóa. Khi một loại thực vật chẳng hạn như tảo hoặc vi khuẩn lam hấp thụ một photon ánh sáng, một electron bên trong hệ thống quang hóa 2 (PS2) sẽ bị kích thích bởi photon và đạt được mức năng lượng cao. Electron bất ổn định này được dẫn truyền thông qua một loạt các phản ứng oxy hóa khử xuống chuỗi vận chuyển electron trước khi được nạp vào hệ thống quang hóa 1 (PS1).

    Trên thực vật, hệ thống PS1 và PS2 khai thác năng lượng ánh sáng rất hiệu quả và cả 2 hệ thống đều đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi CO2 thành oxy và phụ phẩm sinh học. Tế bào pin mặt trời sinh học của RUB trái lại sẽ tạo ra điện thay vì phụ phẩm sinh học.

    Lần đầu tiên, nhóm nghiên cứu tại RUB dẫn đầu bởi giáo sư Wolfgang Schuhmann và giáo sư Matthias Rogner đã tích hợp cả 2 protein quang hóa PS1 và PS2 vào một tế bào quang điện. Nhóm nghiên cứu đã cách ly 2 hệ thống quang hóa trong một vi khuẩn lam ưa nhiệt. Đây là loại vi khuẩn thường được tìm thấy trong các nguồn nước nóng tự nhiên và khả năng tồn tại trong các điều kiện siêu khắc nghiệt đã khiến các hệ thống quang hóa của vi khuẩn có độ ổn định cao. Hệ thống quang hóa của vi khuẩn sau đó được nhúng vào một vật liệu dẫn electron đặc biệt do chính nhóm nghiên cứu phát triển có tên hydrogel oxy hóa khử nhằm kết nối chúng với các điện cực của tế bào quang điện.

    Tế bào pin mặt trời sinh học có cấu tạo gồm 2 khoang. Trong khoang thứ nhất, hệ thống quang hóa 2 phân giải các electron từ phân tử nước, tạo ra oxy. Các electron được dẫn truyền thông qua hydrogel oxy hóa khử đến điện cực trong khoang thứ nhất được kết nối với điện cực trong khoang thứ 2. Điện cực trong khoang thứ 2 tiếp tục dẫn các electron thông qua hydrogel oxy khóa khử khác đến hệ thống quang hóa 1. Tại đây, các electron được dẫn qua oxy, nước được tạo thành. Tuy nhiên, các hệ thống quang hóa chỉ có thể thực hiện quy trình này bằng năng lượng mặt trời. Do đó, nếu cho tiếp xúc với ánh sáng, một dòng điện liên tục sẽ được hình thành trong hệ thống khép kín.

    Để chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành năng lượng điện, điện thế giữa 2 điện cực phải khác nhau. Vì vậy, các nhà nghiên cứu tại RUB đã triển khai các vât liệu hydrogel oxy hóa khử với điện thế khác nhau. Khác biệt điện thế sẽ xác định điện áp của tế bào quang điện sinh học và hiệu suất của nó. Hiện tại, tế bào pin mặt trời sinh học nói trên có hiệu suất khoảng vài nanowatt trên mỗi cm2.

    Phương pháp của đại học Ruhr dường như đã khắc phục những vấn đề mà các nhà nghiên cứu đến từ đại học Georgia (UGA) hay đại học Stanford đã gặp phải trước đây. Cụ thể là các tế bào nhanh chóng bị hỏng chỉ sau vài giờ hoạt động.

    Giáo sư Rogner nói: "Hệ thống có thể được xem là một nền tảng cho sự phát triển của các hệ thống tế bào tự nhiên và bán nhân tạo, trong đó quá trình quang hợp được sử dụng để khai thác năng lượng từ ánh sáng và tạo ra năng lượng thứ cấp như hydro."

    Theo: Gizmag
    Nguồn: RUB
     

    Chia sẻ

    TrongHieu489, autumnmanMi Xì Trét Bà Tám thích nội dung này.
  2. Mi Xì Trét Bà Tám

    Mi Xì Trét Bà Tám Thành viên

    Tham gia:
    8/12/13
    Được thích:
    2,001
    :confused: bài này nói thật sự là quá cao siêu ! hic hic...

    thôi , lấy tập ra , ghi vô , để dành xem như bài học mới...:p





    Gõ xong và gửi đi tức thì từ vỉa hè Tinh Tế !
     
  3. Dahaka321

    Dahaka321 Thành viên

    Tham gia:
    11/9/13
    Được thích:
    221
    thân thiện với môi trường, giải quyết vấn đề năng lương, hy vọng sẽ được ứng dụng thực tế, phổ biến rộng, nhanh chóng cho người dân
     
  4. Lai Huu Thien

    Lai Huu Thien Thành viên

    Tham gia:
    30/4/12
    Được thích:
    49
    Tương lai cần những cn như thế này
     
  5. thichsimvip

    thichsimvip Thành viên

    Tham gia:
    10/5/11
    Được thích:
    1,638
    Đọc ko có hiểu
     
  6. xuanbang269

    xuanbang269 Thành viên

    Tham gia:
    7/1/12
    Được thích:
    22
    baì này hay, cơ mà tinhte nay quảng cáo bằng video nữa ròi.
     
  7. Apple Haters

    Apple Haters Thành viên

    Tham gia:
    7/8/13
    Được thích:
    2,130
    Bao giờ mới có cục pin của thằng iron man =.=.
     
  8. Trịnh Xuân Thuận

    Tham gia:
    21/12/13
    Được thích:
    1
    thế này thì mang điện thoại gắn vào mũ bảo hiểm :D
     
  9. hunterlovex

    hunterlovex Thành viên

    Tham gia:
    30/6/09
    Được thích:
    48
    pin đấy nổ chết người đấy bạn :D
     
  10. Apple Haters

    Apple Haters Thành viên

    Tham gia:
    7/8/13
    Được thích:
    2,130
    làm phiên bản mini thôi, nổ chết con kiến :D
     
  11. dang_trong

    dang_trong Thành viên

    Tham gia:
    7/2/09
    Được thích:
    1,108
    Có pin này thì đỡ phá rừng làm thủy điện rồi
     
  12. xuan anh NG

    xuan anh NG Thành viên

    Tham gia:
    30/12/07
    Được thích:
    316
    Ruhr uni Bochum, đích năm sau của em :)
     
    TuongNhi, bk9sw, liongates1 người khác thích nội dung này.
  13. liongates

    liongates Thành viên

    Tham gia:
    9/7/11
    Được thích:
    263
    bác đi du học Đức hả. Chúc bác thành công.Em cũng ưng đi Đức nhưng điều kiện không cho phép.
     
    TuongNhibk9sw thích nội dung này.
  14. xuan anh NG

    xuan anh NG Thành viên

    Tham gia:
    30/12/07
    Được thích:
    316
    Em qua đây từ nhỏ mà, em cách RUB có 20km :)
    Thank bác$
     
    liongates thích nội dung này.
  15. huybm

    huybm Thành viên

    Tham gia:
    10/8/09
    Được thích:
    343
    Mình mơ ước viễn tưởng một tí: sau này mỗi một cái cây sẽ được lai tạo và là một nhà máy điện, và khi đó con người không còn lo nghĩ về điện nữa nhỉ
     
  16. tia_sang_ngay_mai

    tia_sang_ngay_mai Thành viên

    Tham gia:
    2/11/10
    Được thích:
    135
    Sao nhiều bài viết sai chính tả thế nhỉ? Nhất là dấu ngã với dấu hỏi. Như ở bài này "nỗ lực" toàn ghi thành "nổ lực". Bó tay.
     
    TuongNhi thích nội dung này.
  17. hienhpline

    hienhpline Thành viên

    Tham gia:
    29/12/11
    Được thích:
    843
    để dành trong lịch sử duyệt web:D
     
  18. Nambk@

    Nambk@ Thành viên

    Tham gia:
    2/4/12
    Được thích:
    211
    Mục tiêu của e là 5 năm sau đi học tiến sĩ ơ Đức, không biết có được không nữa. Du học bên đó có khó không bác.
     

Chia sẻ

Đang tải...
Đang tải...