科学家们开发了一种依靠光合作用运行的活体"生物太阳能电池"

人们通常认为植物是食物、氧气和装饰的来源，但不认为它是电力的来源。然而，科学家们已经发现，通过利用植物细胞内电子的自然传输，有可能作为绿色生物太阳能电池的一部分来发电。在最近发表在ACS应用材料与界面杂志上的一项研究中，研究人员首次利用一种多肉植物创造了一个靠光合作用运行的活的"生物太阳能电池"。

从细菌和真菌到植物和动物，电子作为生物过程的一部分在所有活体细胞中自然传输。通过引入电极，可以利用这些细胞来产生可供外部使用的电力。以前的研究曾利用细菌创造了燃料电池，但它需要不断地喂食。这种新方法使用光合作用，即植物将光能转化为化学能的过程，来产生电流。

在这个过程中，光驱动来自水的电子流，最终导致氧气和糖的产生。这意味着活体光合作用细胞不断产生电子流，可以作为"光电流"被拉走，用于为外部电路供电，就像太阳能电池一样。

这里显示的肉质植物可以成为一个活的太阳能电池，利用光合作用为一个电路供电。资料来源：改编自ACS应用材料与界面，2022，DOI：10.1021/acsami.2c15123

某些植物--比如在干旱环境中发现的多肉植物有厚厚的角质层以保持叶片内的水分和营养。Yaniv Shlosberg、Gadi Schuster和Adir想观察多肉植物的光合作用是否能利用其内部的水和营养物质作为电化学电池的电解质溶液为活体太阳能电池创造能量。

研究人员利用肉质植物Corpuscularia lehmannii（也被称为"短叶冰花"）创造了一个活的太阳能电池。他们将一个铁阳极和铂阴极插入该植物的一片叶子中，发现其电压为0.28V。当连接到一个电路中时，它产生了高达20μA/cm2的光电流密度，当暴露在光线下时，可以持续产生一天以上的电流。虽然这些数字比传统的碱性电池要小，但它们毕竟只是代表一片叶子。

以前对类似有机装置的研究表明，将多片叶子串联起来可以提高电压。该团队特别设计了活体太阳能电池，以便内部叶片溶液内的质子可以在阴极结合形成氢气，这种氢气可以被收集并用于其他应用。研究人员说，他们的方法可以使未来可持续的、多功能的绿色能源技术得到发展。