Во время фотосинтеза заводы и другие организмы, такие как морские водоросли и cyanobacteria, преобразовывают солнечную энергию в химическую энергию, которая может позже использоваться в качестве топлива для действий. На заводах энергия света от солнца заставляет электрон быстро преодолевать клеточную мембрану. В искусственных солнечных батареях электрон часто возвращается к своему отправному вопросу, и захваченная солнечная энергия потеряна. На заводах электрон фактически никогда не возвращается к своему отправному вопросу, и это – то, почему захват солнечной энергии на заводах так эффективен.
Процесс звонил, передача электрона перевернутого региона могла способствовать запрещению этот «назад передача электрона».Результаты этого исследования, изданные в журнале Proceedings Национальной академии наук, представляют количественные свидетельства, что передача электрона перевернутого региона ответственна за очень высокую эффективность, связанную с преобразованием солнечной энергии в фотосинтезе.Теоретическая работа над этим явлением выиграла доктора Рудольфа Маркуса Нобелевская премия по химии 1992 года, но до сих пор механизм не был продемонстрирован в естественных фотосинтетических системах.
Исследователи изучили фотосинтетические центры реакции от пресноводной cyanobacterium разновидности Synechocystis, у которой есть то же самое фотосинтетическое оборудование как заводы.«Мы смогли показать существование механизма впервые, изобретя метод, чтобы позволить нам успешно предпринимать необходимые сложные эксперименты», сказал доктор Гэри Гастингс, ведущий автор и преподаватель в Отделе Физики и Астрономии в штате Джорджия. «Наши результаты указывают на новые пути о том, как можно было бы думать о проектировании искусственных солнечных батарей, которые могут использоваться, например, для производства водородного газа, который может использоваться в качестве чистого и возобновляемого топлива».
Солнечная энергия, самый чистый и самый богатый доступный возобновляемый источник энергии, может быть преобразована в тепловую, химическую или электроэнергию. Наслаждаясь и преобразовывая крошечную часть солнечной энергии, которая падает на Землю каждый год, жажда увеличения людей энергии может быть подавлена, сказал Гастингс. Солнечная промышленность рынка в Соединенных Штатах работает, чтобы расширить производство солнечной технологии и снизить затраты, но это сталкивается с некоторыми трудностями, по данным Промышленной Ассоциации Солнечной энергии.
«Заводы преобразовывают солнечную энергию ультраэффективно, значительно более эффективно, чем какая-либо искусственная солнечная батарея», сказал Гастингс. «В фотосинтезе входит свет, электрон преодолевает мембрану, и это не возвращается. Большая проблема с искусственными системами – электрон, действительно возвращается большая часть времени.
Это – реальное сердце того, почему заводы так эффективны при преобразовании солнечной энергии.«Детали, которые лежат в основе эффективного преобразования солнечной энергии на заводах, плохо поняты.
Это неудачно, поскольку детальное знание в этой области важно, чтобы помочь в поисках, чтобы проектировать экономически жизнеспособные искусственные солнечные конвертеры. Наша работа показала один принцип разработки, который приведен в действие в эффективном преобразовании солнечной энергии на заводах, и надежда состоит в том, что этот принцип мог быть использован в дизайне новых и лучших типов искусственных солнечных батарей».