वैज्ञानिकों ने पौधों से एक विद्युत प्रवाह का दोहन किया

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algae-jim-conrad.jpgपहले विद्युतीकरण में, नए शोध से बिजली का उत्पादन हो सकता है जो वायुमंडल में कार्बन नहीं छोड़ता है। स्टैनफोर्ड वैज्ञानिकों ने शैवाल कोशिकाओं में प्लग किया है और ऊर्जा उत्पादन के बहुत स्रोत पर एक छोटे विद्युत प्रवाह का उपयोग किया है - प्रकाश संश्लेषण। शोधकर्ताओं का कहना है कि संयंत्र की सूर्य की रोशनी को रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित करने का तरीका उच्च दक्षता वाली जैवविद्युतता पैदा करने की दिशा में पहला कदम हो सकता है, जो कार्बन डाइऑक्साइड को बंद नहीं करता है।

'हम मानते हैं कि हम जीवित पौधों की कोशिकाओं से इलेक्ट्रॉनों को निकालने वाले पहले हैं,' मैकेनिकल इंजीनियरिंग शोधकर्ताओं द्वारा मार्च में प्रकाशित पेपर के प्रमुख लेखक वोनह्यंग रयु ने कहा।


स्टैनफोर्ड रिसर्च टीम ने सोने से बना एक अनोखा, अल्ट्रा-शार्प नैनो-इलेक्ट्रोड बनाया, जो विशेष रूप से कोशिकाओं के अंदर जांच के लिए बनाया गया है। उन्होंने धीरे से इसे एल्गल सेल झिल्लियों के माध्यम से धकेला, जो फिर इसके चारों ओर सील हो गया। प्रकाश संश्लेषण कोशिकाओं से, इलेक्ट्रोड ने इलेक्ट्रॉनों को एकत्र किया जो प्रकाश से सक्रिय हो गए थे और शोधकर्ताओं ने एक छोटे विद्युत प्रवाह को उत्पन्न किया था।

प्रारंभिक अनुसंधान चरण

'हम अभी भी अनुसंधान के वैज्ञानिक चरणों में हैं,' रयु ने कहा। 'हम एकल कोशिकाओं के साथ काम कर रहे थे ताकि साबित हो सके कि हम इलेक्ट्रॉनों की कटाई कर सकते हैं।'

प्रकाश ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए पौधे प्रकाश संश्लेषण का उपयोग करते हैं, जो कि भोजन के लिए उपयोग किए जाने वाले शर्करा के बंधन में संग्रहीत होता है। यह प्रक्रिया क्लोरोप्लास्ट में होती है, सेल्युलर पॉवरहाउस जो शक्कर बनाते हैं और पत्तियां और शैवाल को अपने हरे रंग में रंग देते हैं। क्लोरोप्लास्ट में, पानी ऑक्सीजन, प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों में विभाजित होता है। सूरज की रोशनी क्लोरोप्लास्ट में प्रवेश करती है और इलेक्ट्रॉनों को एक उच्च ऊर्जा स्तर तक ले जाती है, और एक प्रोटीन उन्हें तुरंत पकड़ लेता है। इलेक्ट्रॉनों को प्रोटीनों की एक श्रृंखला के नीचे पारित किया जाता है, जो सफलतापूर्वक इलेक्ट्रॉनों को ऊर्जा देने के लिए अधिक से अधिक इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा पर कब्जा कर लेते हैं जब तक कि सभी इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा खर्च नहीं होती है।


इस प्रयोग में, शोधकर्ताओं ने इलेक्ट्रॉनों को केवल प्रकाश द्वारा उत्तेजित होने के बाद और उनके उच्चतम ऊर्जा स्तरों पर रोक दिया था। उन्होंने शैवाल कोशिकाओं के क्लोरोप्लास्ट में सोने के इलेक्ट्रोड को रखा और छोटे से छोटे विद्युत प्रवाह को उत्पन्न करने के लिए इलेक्ट्रॉनों से छीना।

नतीजे, शोधकर्ताओं का कहना है कि बिजली उत्पादन है जो वायुमंडल में कार्बन नहीं छोड़ता है। प्रकाश संश्लेषण के एकमात्र उपोत्पाद प्रोटॉन और ऑक्सीजन हैं।


'यह संभावित रूप से ऊर्जा उत्पादन के लिए सबसे स्वच्छ ऊर्जा स्रोतों में से एक है,' रयु ने कहा। 'लेकिन सवाल यह है कि क्या यह आर्थिक रूप से संभव है?'

बिजली की न्यूनतम मात्रा

Ryu ने कहा कि वे प्रत्येक सेल से सिर्फ एक पिकोम्पेयर, इतनी छोटी मात्रा में बिजली खींचने में सक्षम थे कि उन्हें एक AA बैटरी में संग्रहीत ऊर्जा की मात्रा के बराबर करने के लिए एक घंटे के लिए प्रकाश संश्लेषक ट्रिलियन कोशिकाओं की आवश्यकता होगी। इसके अलावा, कोशिकाएं एक घंटे के बाद मर जाती हैं। Ryu ने कहा कि इलेक्ट्रोड के आस-पास की झिल्ली में छोटे-छोटे रिसाव कोशिकाओं को मार सकते हैं, या वे मर रहे होंगे, क्योंकि वे ऊर्जा खो रहे हैं जो वे सामान्य रूप से अपनी जीवन प्रक्रियाओं के लिए उपयोग करेंगे। अगले कदमों में से एक सेल के जीवन का विस्तार करने के लिए इलेक्ट्रोड के डिजाइन को मोड़ना होगा, Ryu ने कहा।

इस तरह से कटाई करने वाले इलेक्ट्रॉनों को जैव ईंधन जलाने की तुलना में अधिक कुशल होगा, क्योंकि ईंधन के लिए जलाए जाने वाले अधिकांश पौधे अंततः उपलब्ध सौर ऊर्जा का लगभग 3 से 6 प्रतिशत ही स्टोर करते हैं। उनकी प्रक्रिया में दहन की आवश्यकता को दरकिनार कर दिया जाता है, जो संयंत्र की संग्रहीत ऊर्जा के केवल एक हिस्से का उपयोग करता है। इस अध्ययन में इलेक्ट्रॉन की कटाई लगभग 20 प्रतिशत कुशल थी। Ryu ने कहा कि यह सैद्धांतिक रूप से एक दिन 100 प्रतिशत दक्षता तक पहुंच सकता है। (फोटोवोल्टिक सौर सेल वर्तमान में लगभग 20 से 40 प्रतिशत कुशल हैं।)


संभव अगले चरण एक बड़े संग्रह क्षेत्र के लिए बड़े क्लोरोप्लास्ट के साथ एक संयंत्र का उपयोग करना होगा, और एक बड़ा इलेक्ट्रोड जो अधिक इलेक्ट्रॉनों को पकड़ सकता है। एक लंबे समय तक रहने वाले पौधे और बेहतर संग्रह क्षमता के साथ, वे इस प्रक्रिया को बढ़ा सकते हैं। Ryu अब सियोल, दक्षिण कोरिया में Yonsei विश्वविद्यालय में प्रोफेसर हैं।