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首款蛋白质太阳能电池问世

2012-04-11 14:46
逆光飞舞
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  堪萨斯州立大学(Kansas State University)研究生的一项研究成果表明,即使是替代能源技术,有时也可以更环保一点。

  阿姚米·佩雷拉(Ayomi Perera)是斯里兰卡(Sri Lanka)的化学博士生,他的工作是在化学教授斯特凡·博斯曼(Stefan Bossmann)指导下,改进染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cells)。这种电池是一种太阳能技术,使用染料,从阳光产生能量。他们创造了一种毒性较低的染料,而且与细菌结合,这样,佩雷拉的太阳能电池更环保,有利于环境和生物体,这就制成一种替代能源产品,可取代化石燃料,而且更环保。

  “染料敏化太阳能电池具有吸光染料,已经存在20多年,但它的最高效率一直停留在接近11%的地方,已经有一段时间,”佩雷拉说。“因此,这个想法是,不仅要努力提高效率,也要努力使这项技术更环保。”

  为了使这种太阳能电池更环保,更高效,佩雷拉开始采用一种细菌,就是土垢分枝杆菌(Mycobacterium smegmatis)。土垢分枝杆菌是一种类型的病原体,可能会导致疾病,如肺结核。佩雷拉正在使用一个菌种,完全无毒,而且见于土壤和玉米片中。它也产生蛋白质MspA,可以进行很多应用,只需经过化学纯化。

  纯化后,佩雷拉使蛋白质结合一种合成染料,这种燃料毒性低于传统的染料。这种蛋白质与染料的混合物涂到单个太阳能电池上,组装时,形成大型太阳能电池板,然后,在测试时,采用人工太阳光测量能量输出。

  “我们的想法是,蛋白质用作电子转移矩阵,用于这种吸光染料,”佩雷拉说。“我们希望,这种蛋白质能捕获染料产生的电子,然后朝着一个方向传输电子,从而产生电流。”

染料敏化太阳能电池

  虽然这种新的染料敏化太阳能电池目前没有改进这种技术的光电转换性能,但是,这种技术是这类型中的第一种,有助于使低成本太阳能电池成为更可行的选择,用于替代能源领域。

  “这种类型的研究具有可生物降解的环保组件,用于太阳能电池内,这在以前没有做过,这项研究现在仍然处于早期阶段,”佩雷拉说。“但是,我们已经注意到,它很有效,这意味着,在这种光电生成条件下,蛋白质不会分解。正因为如此,我们相信,我们实际上已经制成首款包含蛋白质的太阳能电池。”

  今年二月,佩雷拉和堪萨斯大学的另一个毕业生获奖,就在托皮卡(Topeka)的第九届年度研究生研究峰会(Capitol Graduate Research Summi)上。她获得堪萨斯生物公司(Kansas Bio)500美元的奖学金,她会介绍她的研究,就是《设计更“绿色的”太阳能电池使用分枝杆菌蛋白质MspA》(Design of a ‘Greener’ Solar Cellusing Mycobacterial Protein MspA),就在这个组织五月举行的董事会会议上介绍。

  佩雷拉说,这次峰会有利于她的研究,因为给她带来了机会,可以把她的研究介绍给科学界与州议员。因此,立法者可以理解这项研究,知道它会如何影响堪萨斯州。

  “我们知道,化石燃料在不久的将来就会枯竭,”佩雷拉说。“堪萨斯很有名气,是美国替代能源研究的中心地带,因为有丰富的阳光和风力。”

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