Воспроизведение фотосинтеза «в пробирке» пока что остается
невозможным. Но разработчики не унывают – искусственные листья можно
использовать для выработки энергии и куда более простым путем:
испарением влаги.
Живые растения постоянно «потеют», поглощая влагу корнями и испаряя
ее с поверхности листьев. Этот процесс называется
http://ru.wikipedia.org">транспирацией, и он обеспечивает
перемещение питательных веществ в растении (ведь у него нет
сокращающихся мышц, как у животного). Благодаря транспирации
минеральные соединения могут подняться из-под земли на десятки метров
вверх, достигая самых высоких древесных крон. Примерно так же устроены
и новые искусственные листья, но испарение влаги с них приводит к
другому результату – выработке электричества.
Группа ученых и
инженеров, работающих под руководством
http://www.eecs.berkeley.edu">Мишеля Махарбиза (Michel Maharbiz),
создала подобную установку с использованием стеклянных «листьев»,
состоящих из целой сети мельчайших капилляров, организованных так же,
как капилляры в живом листе растения. Сами «листья» погружены в
жидкость, но самые тонкие из капилляров высовываются наружу, и через их
открытые просветы вода может спокойно испаряться. Система в целом
создает поток жидкости, текущий со вполне приличной скоростью – 1,5 см
в секунду (54 м/ч).
Стенки центрального «сосуда» соединены с
металлическими электродами, а те, в свою очередь, подключаются к
электрической цепи. Теперь с потоком воды достаточно подавать регулярно
пузырьки воздуха. Различные электрические свойства воды и воздуха
позволяют с каждым пузырьком менять напряжение между электродами, и
создавать в цепи ток. Если говорить в цифрах, то в экспериментальной
установке, собранной учеными, прохождение каждого пузырька создавало от
2 до 5 мкВ. Эта энергия может медленно, но верно накапливаться на
аккумуляторе.
Для полноценной и эффективной установки по
выработке электричества, конечно, этого пока недостаточно. Однако если
создать на ее основе более мощную систему, размером уже не с лист, а с
целое большое дерево, она будет вполне выгодной. Конечно, Махарбиз
признается, что такие системы по эффективности неспособны заменить даже
солнечные батареи, но в качестве вспомогательных вполне подойдут. К
примеру, часть энергии, вырабатываемой из солнечных лучей, можно
направить на подачу воды в «искусственный лист», и общая
производительность такого тандема будет выше.
Стоит заметить,
что при создании более крупных таких систем появляется новая сложность.
Движение жидкости по капилляру обеспечивается
http://ru.wikipedia.org">смачиванием, а в конечном итоге – силой
поверхностного натяжения. Однако введение в жидкость пузырьков нарушает
«сцепление» между ее молекулами и существенно ослабляет эту силу.
Впрочем, ученые не смущаются этим вопросом: вместо пузырьков вполне
можно использовать другие «вставки» в поток воды. К примеру, это могут
быть фрагменты изолирующего материала, который, вращаясь на ободе
небольшого колесика, будет время от времени вторгаться в течение, меняя
напряжение между электродами точно так же, как это делают пока что
пузырьки воздуха.
Кстати, работы Мишеля Махарбиза и его коллег
нередко привлекают внимание прессы. Воссоздавая естественные процессы и
системы в искусственных условиях, он нередко добивается крайне
интересных – и перспективных результатов. Достаточно вспомнить его
участие в разработке искусственного насекомого-шпиона («Жучки») или еще
одну систему выработки тока, которая вдохновлена устройством семенных
коробочек растений («Нанодинамо»).