Израильские физики создали биобатарейку

Группа ученых под руководством Итамара Вильнера (Itamar Willner) из Еврейского университета в Иерусалиме (Израиль) искала способы создания источников питания на базе фотосистемы II, для работы которых не требовался какой-либо химический компонент (углекислый газ, катализатор), разрушающийся в процессе использования.

Вильнер и его коллеги решили эту проблему при помощи двух "природных" компонентов на полюсах батарейки. Отрицательный полюс устройства (анод) изготовлялся следующим образом. Сначала ученые вырастили колонию сине-зеленых бактерий Mastigocladus laminosus и извлекли молекулы фотосинтезирующих белков из их клеток. Затем они изготовили небольшой золотой электрод, поверхность которого была покрыта специальным полимером, к свободным "хвостам" которого прикреплялись молекулы фотосистемы II. Этот полимер исполнял сразу две функции - удерживал молекулы фотосистемы на месте и являлся "проводом", по которому свободные электроны перетекали на золотой электрод.

Положительный полюс (катод) был сделан из стеклоуглерода, поверхность которого покрыли углеродными нанотрубками и ферментом билирубин оксидазой. Это вещество захватывает свободные электроны и использует их для превращения свободного кислорода в молекулы воды. Как объясняют физики, такая реакция препятствует улетучиванию кислорода, который извлекается из молекул воды на аноде.

Авторы статьи собрали экспериментальную биобатарейку, которая генерировала электрический ток в течение трех часов, а затем продолжала работать в течение 10 часов, снизив эффективность на 10%.

По оценкам ученых, их биобатарейка преобразовывает примерно 1% энергии света в электричество, что является достаточно средним показателем: созданы фотосинтезирующие аккумуляторы с эффективностью в 0,2-3,3%. Тем не менее, подобные устройства обычно требуют непрерывного добавления катализаторов или дополнительных реагентов и вывода продуктов реакции, что делает их непригодными для промышленного и бытового использования.

Израильские физики намерены продолжить работу, чтобы найти более эффективные методы "упаковки" и присоединения молекул фотосистемы к отрицательному полюсу биобатарейки.