martes, 26 de noviembre de 2013

Generan electricidad en lugar de biomasa con una proteína fotosintética en una célula solar

Investigadores de la RUB han desarrollado una célula solar con base biológica, incrustando las dos proteínas fotosistema I y fotosistema II, las cuales son responsables de la fotosíntesis en las plantas, en moléculas complejas desarrolladas en un laboratorio, creando así una corriente de electrones eficiente.

En las hojas, los fotosistemas I y II usan la energía de la luz de forma muy eficiente: esto es necesario para convertir el dióxido de carbono en oxígeno y biomasa. La célula solar biológica, por otro lado, genera electricidad en lugar de biomasa. El equipo de investigadores aisló los dos fotosistemas de la cianobacteria termofílica que vive en aguas termales en Japón. Debido a su hábitat y comportamiento, sus fotosistemas son mucho más estables que las proteínas comparables de especies que no tienen lugar en condiciones ambientales extremas. Los científicos han desarrollado complejos materiales conductores de electrones, llamados hidrogeles redox, incrustando los fotosistemas en dichos hidrogeles con el fin de conectarlos a los electrodos de células fotovoltáicas.

La célula consiste en dos cámaras. En la primera, la proteína fotosistema II extrae electrones de las moléculas de agua, generando así oxígeno. Los electrones migran a través del hidrogel redoz al electrodo de la primera cámara, el cual está conectado con el electrodo de la segunda cámara. El electrodo de la segunda cámara conduce los electrones a través de otro hidrogel redox diferente sobre el fotosistema I. Allí, los electrones se pasan al oxígeno, y se genera agua. Sin embargo, los fotosistemas llevan a cabo estos procesos solo si están alimentandos de energía luminosa. Por tanto, si se exponen a la luz, se da un flujo contínuo de electricidad dentro de un sistema cerrado.

Con el fin de convertir la energía solar en electrididad, tiene que existir una diferencia de potencial entre los dos electrodos. El equipo de investigación ha establecido esta diferencia desplegando hidrogeles redox con diferentes potenciales. Dicha diferencia determina el voltaje de la biocélula fotovoltáica y, en consecuencia, su eficiencia. Actualmente, la célula solar biológica alardea de una eficiencia de varios nanowatts por centímetro cuadrado. El sistema se podría considerar como una base para el desarrollo de sistemas de células naturales o semi-artificiales en los cuales la fotosíntesis sea usada para la producción dirigida por luz de portadores secundarios de energía tales como hidrógeno.

Via RUB

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