Воспроизведение фотосинтеза «в пробирке» пока что
symtie_gladun — 28.11.2010Воспроизведение фотосинтеза «в пробирке» пока что остается
невозможным. Но разработчики не унывают - искусственные листья
можно использовать для выработки энергии и куда более простым
путем: испарением влаги.
Живые растения постоянно «потеют», поглощая влагу корнями и
испаряя ее с поверхности листьев. Этот процесс называется http://ru.wikipedia.org">транспирацией,
и он обеспечивает перемещение питательных веществ в растении (ведь
у него нет сокращающихся мышц, как у животного). Благодаря
транспирации минеральные соединения могут подняться из-под земли на
десятки метров вверх, достигая самых высоких древесных крон.
Примерно так же устроены и новые искусственные листья, но испарение
влаги с них приводит к другому результату - выработке
электричества.
Группа ученых и инженеров, работающих под руководством http://www.eecs.berkeley.edu">Мишеля
Махарбиза (Michel Maharbiz), создала подобную установку с
использованием стеклянных «листьев», состоящих из целой сети
мельчайших капилляров, организованных так же, как капилляры в живом
листе растения. Сами «листья» погружены в жидкость, но самые тонкие
из капилляров высовываются наружу, и через их открытые просветы
вода может спокойно испаряться. Система в целом создает поток
жидкости, текущий со вполне приличной скоростью - 1,5 см в секунду
(54 м/ч).
Стенки центрального «сосуда» соединены с металлическими
электродами, а те, в свою очередь, подключаются к электрической
цепи. Теперь с потоком воды достаточно подавать регулярно пузырьки
воздуха. Различные электрические свойства воды и воздуха позволяют
с каждым пузырьком менять напряжение между электродами, и создавать
в цепи ток. Если говорить в цифрах, то в экспериментальной
установке, собранной учеными, прохождение каждого пузырька
создавало от 2 до 5 мкВ. Эта энергия может медленно, но верно
накапливаться на аккумуляторе.
Для полноценной и эффективной установки по выработке электричества,
конечно, этого пока недостаточно. Однако если создать на ее основе
более мощную систему, размером уже не с лист, а с целое большое
дерево, она будет вполне выгодной. Конечно, Махарбиз признается,
что такие системы по эффективности неспособны заменить даже
солнечные батареи, но в качестве вспомогательных вполне подойдут. К
примеру, часть энергии, вырабатываемой из солнечных лучей, можно
направить на подачу воды в «искусственный лист», и общая
производительность такого тандема будет выше.
Стоит заметить, что при создании более крупных таких систем
появляется новая сложность. Движение жидкости по капилляру
обеспечивается http://ru.wikipedia.org">смачиванием,
а в конечном итоге - силой поверхностного натяжения. Однако
введение в жидкость пузырьков нарушает «сцепление» между ее
молекулами и существенно ослабляет эту силу. Впрочем, ученые не
смущаются этим вопросом: вместо пузырьков вполне можно использовать
другие «вставки» в поток воды. К примеру, это могут быть фрагменты
изолирующего материала, который, вращаясь на ободе небольшого
колесика, будет время от времени вторгаться в течение, меняя
напряжение между электродами точно так же, как это делают пока что
пузырьки воздуха.
Кстати, работы Мишеля Махарбиза и его коллег нередко привлекают
внимание прессы. Воссоздавая естественные процессы и системы в
искусственных условиях, он нередко добивается крайне интересных - и
перспективных результатов. Достаточно вспомнить его участие в
разработке искусственного насекомого-шпиона («Жучки») или еще одну
систему выработки тока, которая вдохновлена устройством семенных
коробочек растений («Нанодинамо»).
http://ynol-chanca.livejournal.com/30342.html