Pin mặt trời từ... cây

Trong một nghiên cứu mới trên Tạp chí ACS Applied Materials & Interfaces, nhóm chuyên gia từ Học viện Công nghệ Technion (Israel), lần đầu tiên sử dụng một loại cây mọng nước để tạo ra pin mặt trời sinh học sống, hoạt động nhờ quá trình quang hợp.

Các electron dịch chuyển tự nhiên như một phần của quá trình sinh học trong mọi tế bào sống, từ vi khuẩn, nấm đến thực vật, động vật. Bằng cách bổ sung điện cực, các tế bào có thể tạo ra điện năng cho con người sử dụng.

Trước đây, một nhóm nghiên cứu từng chế tạo pin nhiên liệu sử dụng vi khuẩn, nhưng cần cho vi khuẩn ăn liên tục. Trong nghiên cứu mới, nhóm chuyên gia từ Học viện Công nghệ Technion sử dụng quang hợp - quá trình thực vật chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học - để sản xuất điện.

Trong quá trình này, ánh sáng thúc đẩy dòng electron từ nước, cuối cùng tạo ra oxy và đường. Điều này đồng nghĩa các tế bào quang hợp liên tục tạo ra một dòng electron có thể được khai thác dưới dạng dòng quang điện và dùng để vận hành thiết bị điện bên ngoài, giống như pin mặt trời.

Một số thực vật, ví dụ cây mọng nước sống trong môi trường khô cằn, có lớp biểu bì dày để giữ lại nước và chất dinh dưỡng bên trong lá. Các chuyên gia Yaniv Shlosberg, Gadi Schuster và Noam Adir tại Học viện Công nghệ Technion tạo ra pin mặt trời sống bằng cách sử dụng cây mọng nước Corpuscularia lehmannii, còn gọi là “cây băng”.

Họ đưa cực anode sắt và cực cathode bạch kim vào trong lá và nhận thấy điện áp là 0,28 V. Khi nối vào mạch điện và đón ánh sáng, hệ thống tạo ra mật độ dòng quang điện lên tới 20 µA/cm2 và có thể tiếp tục tạo ra dòng điện trong hơn 1 ngày. Con số này khiêm tốn hơn pin kiềm truyền thống, nhưng đó mới chỉ là một chiếc lá duy nhất.

Các nghiên cứu trước đây về một số thiết bị hữu cơ tương tự cho thấy, việc kết nối nhiều lá nối tiếp có thể làm tăng điện áp. Nhóm nghiên cứu tại Học viện Công nghệ Technion cũng thiết kế pin mặt trời sống sao cho các proton ở dung dịch trong lá có thể kết hợp để tạo thành khí hydro ở cực cathode. Lượng hydro này có thể được thu thập và sử dụng cho mục đích khác. Họ cho biết, phương pháp mới có thể giúp phát triển các công nghệ năng lượng xanh đa chức năng và bền vững trong tương lai.