Organinių kraujo ląstelių efektyvumo sistema

Organinių kraujo kūnelių gamyba yra pigesnė ir lankstesnė nei jų kristalinio silicio, tačiau jų efektyvumas ar stabilumas nėra toks pats. Tyrėjų grupė, vadovaujama profesoriaus Christopho Brabebo, Elektronikos ir energetikos technologijos instituto (i-MEET) direktoriaus, FAU medžiagų mokslo ir inžinerijos katedros, keletą metų stengėsi pagerinti šias savybes. Daktaro disertacijoje jaunas FAH tyrėjas Andrejus Klassenas parodė, kad efektyvumą galima padidinti naudojant fluorescuojančių receptorių molekules. Jo darbai dabar paskelbti žurnale Gamtos energija,

Ar! Gali suteikti apie 1000 vatų / kvadratinio metro spinduliavimo energiją paprastomis dienos Europos platumomis. Įprastiniai monokristaliniai silicio kraujo kūneliai iki penktadalio šios energijos paverčia elektra, o tai reiškia, kad jų efektyvumas yra apie 20 proc. Profesoriaus Brabeko darbo grupė užfiksavo organinio fotoelektros modulio efektyvumo pasaulio rekordą – 12,6% nuo 2019 m. Rugsėjo mėn. Daugialąsčio modulio, sukurto „Energie Campus Nürnberg“ (EnCN), plotas yra 26 cm2. „Jei laboratorijoje galėtume gauti daugiau nei 20 proc., Praktiškai galėtume gauti 15 proc., Kad taptume tikra silicio kraujo kūnelių konkurencija“, – sako profesorius Brabekas.

Lankstus pritaikymas gamybos metu – didelis energijos vartojimo efektyvumas

Organinių kraujo ląstelių nauda akivaizdi. Jie yra subtilūs kaip folija ir gali būti pritaikyti prie skirtingų pagrindų. Bangos ilgį, kuriuo absorbuojama šviesa, galima „sureguliuoti“ naudojant naudojamus makromodulius. Biuro langas, padengtas organinėmis kraujo ląstelėmis, sugeriantis raudonos infraraudonosios spinduliuotės spektrą, ne tik išvalys šilumos spindulius, bet ir gamins elektrą.

Vienas iš svarbiausių klimato kaitos kriterijų yra operacijos laikotarpis, po kurio kraujo ląstelė gamina daugiau energijos, nei reikėjo jai pagaminti. Šis vadinamasis energijos atkūrimo laikas labai priklauso nuo naudojamos technologijos ությունից fotoelektros (PV) sistemos vietos. Remiantis naujausiais Fraunhoferio saulės energijos sistemų instituto (ISE) skaičiavimais, Šveicarijoje iš silicio pagamintų PV modulių atkūrimo laikas yra apie 2,5–2,8 metų. Tačiau, pasak profesoriaus Brabecko kėdės tyrėjo, daktaro Thomaso Hammüllerio, organinėms kraujo ląstelėms šis laikas sutrumpėja iki kelių mėnesių.

Eksploatacijos praradimas krūviui atskirti

Lyginant su „tradiciniu“ silicio kraujo kūneliu, jo organinis atitikmuo turi tam tikrų trūkumų. Lanko šviesa tiesiogiai nesukelia srovės srauto įkrovos, bet vadinamieji eksitonai, kuriuose teigiami-neigiami krūviai vis dar yra susiję. „Norint paskatinti krūvio atskyrimą, reikalingas imtuvas, kuris tik pritraukia neigiamą krūvį, o tai savo ruožtu sukuria nemokamą krūvį, per kurį gali būti generuojama elektra“, – aiškina daktaras Hammülleris.

Tam, kad būtų atskirti mokesčiai, reikalinga tam tikra varomoji jėga. Ši varomoji jėga priklauso nuo naudojamų polimerų molekulinės struktūros. Kadangi tam tikros fullereno klasės molekulės pasižymi dideliu judrumu, jos iki šiol buvo pageidaujamas organinių kraujo ląstelių elektronų receptorių pasirinkimas. Tačiau tuo tarpu mokslininkai nustatė, kad didelis varymas neigiamai veikia įtampą. Tai reiškia, kad saulės elemento galia mažėja pagal dabartinę srauto formulę. Energija lygi srovės įtampai.

Andrejus Klassenas norėjo išsiaiškinti, kokia maža varomoji jėga buvo, kad būtų visiškai atskirtas eksitoninis krūvis. Norėdami tai padaryti, jis palygino keturių donorų-penkių receptorių polimerų derinius, kurie jau įrodė savo potencialą naudoti organinėse kraujo ląstelėse. Klassenas panaudojo juos 20 saulės elementų pagaminti lygiai tokiomis pačiomis sąlygomis, kurių galia beveik nuo nulio iki 0,6 elektronų.

Našumo didinimas naudojant tam tikras molekules

Matavimo rezultatai įrodė teorijos, jau priimtos tyrime, įrodymą. „Kuo arčiau nulio, tuo daugiau pusiausvyros pasislenka su eksitonais“, – sako daktaras Larry Lorre’as, Frabrofizikas iš „Brabek“ darbo grupės. Tai reiškia, kad ateityje tyrimai turėtų būti sutelkti į sužadinimo suskaidymą, o tai reiškia, kad padidėja jo sužadinimo „gyvenimo trukmė“.

Iki šiol tyrimas buvo sutelktas tik į KT valstybės darbinį gyvenimą. Eksitonai gali būti skaidomi skleidžiant šviesą (fluorescencinę) arba šilumą. Sumaniai modifikuodami polimerus, mokslininkai sugebėjo kuo labiau sumažinti šilumos gamybą, kiek įmanoma išlaikydami liuminescenciją. „Savo ruožtu kraujo ląstelių efektyvumą galima padidinti naudojant labai šviesias receptorių molekules“, – prognozuoja Andrejus Klassenas.

Nuoroda. Andrejus Klassenas, Kristus L. Chokhos, Larry Luer, Vasilis G. Gregoryou, Jon Onas Wortmann, Andres Osvet, Karen Forberich, Ian McCalloch “Kūno saulės energijos vaidmuo gaminant krūvį šiek tiek kompensuojant organinių kraujo ląstelių energijos lygį”, Thomas Hummulleris, Christophas B. Brabekas, 2020 m. Rugpjūčio 31 d. Gamtos energija,
DOI: 10.1038 / s41560-020-00684-7:

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Stalo pusbrolis gali padaryti įkraunamas baterijas greitesnes ir saugesnes

Neutronų sklaida buvo naudojama tiriant netaisyklingą akmens druską, kuri gali būti naudojama kuriant saugesnius, greitesnius akumuliatorių įkrovimo anodus. Paskola: ORNL / ill il...

Naudojant cheminį perdirbimą, kad būtų išvengta milijonų tonų atliekų

Kasmet sąvartynuose išverdama 3,5 milijono tonų sauskelnių. Šių vystyklų viduje esanti superabsorbuojanti medžiaga yra sudaryta iš polimerų matricos, kuri plečiasi po drėgmės. Polimerai yra...

Čempiono tamsioji skylė atstūmė Flerą nuo mūsų, tačiau jo didžiulė galia nukreipia atgal į mūsų vadovą

Beveik palaipsniui matomas šokiruojantis dujų diskas aplink juodąją skylę įgauna dvipusę išvaizdą. Pernelyg didelė juoda gravitacija keičia šviesos kelius iš skirtingų disko dalių...

Naujasis FORCE modelis aiškiai numato, kaip audros ir pakilęs jūros lygis paveiks pakrantes.

Perranporto paplūdimys Šiaurės Kornvalyje (JK) buvo paveiktas stiprių audrų ir kylančio jūros lygio. Kreditas: Plimuto universitetas Viso pasaulio pakrančių bendruomenės vis dažniau susiduria su...

Kaip ūdrų raumenys įgalina šaltą vandens gyvenimą

Ūdra plaukioja vandens paviršiumi. Kreditas: Tray Wright / Teksaso A&M universitetas (vaizdas gautas pagal USFWS leidimą Nr. Marine-Mammal Nr. MA-043219 R. Davisui) ...

Newsletter

Subscribe to stay updated.