Informasi

Bagaimana tanaman menyimpan energi dengan baterai potasium?

Bagaimana tanaman menyimpan energi dengan baterai potasium?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Tanaman memiliki apa yang disebut sistem baterai kalium untuk penyimpanan/percakapan energi. Wikipedia hanya memiliki referensi ke artikel teknis. Bisakah seseorang menjelaskannya dalam bahasa awam (atau merujuk ke artikel non-teknis)?


Saya akan memberikannya upaya orang awam dalam semacam pendekatan "ELI5". Saya harap analogi ini tidak terlalu sederhana, dan tolong jangan menganggapnya terlalu harfiah.

Bagaimana tumbuhan menggunakan K+?

Kontrol tanaman K+ konsentrasi dan melakukan kerja di dalam pabrik dengan memompa K+ antara kompartemen yang berbeda. Karena air cenderung mengikuti konsentrasi zat terlarut (osmosis), tanaman dapat melakukan hal-hal seperti menyedot air hanya dengan memindahkan kalium.

(catatan: sel hewan melakukan hal serupa: beginilah cara sistem saraf, ginjal, saluran pencernaan, dan sel/organ lain menjalankan fungsinya, tetapi menggunakan ion atau kombinasi ion yang berbeda)

Analogi dengan beberapa aktivitas manusia

Memindahkan semua ini K+ sekitar membutuhkan banyak energi. Membuat gradien konsentrasi sangat mirip dengan memompa air ke atas bukit: Anda memasukkan sejumlah energi, tetapi Anda menyimpan energi itu sebagai energi potensial untuk air yang mengalir kembali menuruni bukit, atau ion yang mengalir kembali melawan gradien konsentrasinya (atau air yang mengalir ke arah lain). Tapi biasanya, tanaman menggunakan ini sebagai cara untuk habiskan energi untuk melakukan hal-hal yang bermanfaat, daripada cara menyimpannya. Ini seperti mereka memompa air ke atas bukit dan kemudian mengapungkan bijih atau kayu yang berguna di atas perahu saat mengalir kembali ke bawah bukit.

Apa yang sebenarnya terjadi yang Wikipedia gambarkan sebagai tanaman "K+ baterai"

Artikel yang dikutip di Wikipedia, Gajdanowicz et al 2011, menunjukkan bahwa terkadang tanaman memanfaatkan mobilitas ion kalium untuk bantu H+ ATPase itu adalah bentuk lain dari penyimpanan energi. Tumbuhan menggunakan H+ gradien konsentrasi (proton) mirip dengan cara mereka menggunakan K+ gradien konsentrasi, tetapi mereka digunakan untuk memberi daya pada proses yang berbeda di pabrik. Semacam seperti dua jenis baterai yang berbeda.

Kembali ke analogi, dan mengapa ini berguna untuk tanaman

Biasanya keduanya H+ gradien dan K+ gradien didukung oleh ATP, yang secara tidak langsung diproduksi melalui fotosintesis: anggap saja seperti pembangkit listrik tenaga batu bara. Mengonversi K+ gradien konsentrasi ke H+ gradien konsentrasi akan seperti menggunakan air yang Anda pompa ke atas bukit untuk menyalakan pembangkit listrik tenaga air yang mengisi baterai mobil. Manfaat bagi tumbuhan adalah karena K+ dapat dengan mudah dipindahkan, pembangkit ini mampu menggerakkan pembangkit listrik tenaga air tersebut di mana saja di sekitar bukit, dan itu dapat menguntungkan jika bagian tertentu dari pembangkit tersebut kekurangan sumber energi lain.


Bagaimana tanaman menyimpan energi dengan baterai potasium? - Biologi

Semua makhluk hidup membutuhkan energi untuk berfungsi. Sementara organisme yang berbeda memperoleh energi ini dengan cara yang berbeda, mereka menyimpan (dan menggunakannya) dengan cara yang sama. Di bagian ini, kita akan belajar tentang ATP—energi kehidupan. ATP adalah cara sel menyimpan energi. Molekul penyimpanan ini diproduksi di mitokondria, organel kecil yang ditemukan di sel eukariotik kadang-kadang disebut 'pembangkit tenaga' sel.

Dokter Penyakit Mitokondria

Apa yang terjadi ketika reaksi kritis respirasi seluler tidak berjalan dengan benar? Penyakit mitokondria adalah kelainan genetik metabolisme. Gangguan mitokondria dapat timbul dari mutasi pada DNA nukleus atau mitokondria, dan mengakibatkan produksi energi yang lebih sedikit daripada yang normal pada sel tubuh.

Pada diabetes tipe 2, misalnya, efisiensi oksidasi NADH berkurang, berdampak pada fosforilasi oksidatif tetapi tidak pada langkah-langkah respirasi lainnya. Gejala penyakit mitokondria dapat mencakup kelemahan otot, kurangnya koordinasi, episode seperti stroke, dan kehilangan penglihatan dan pendengaran. Kebanyakan orang yang terkena didiagnosis pada masa kanak-kanak, meskipun ada beberapa penyakit onset dewasa.

Mengidentifikasi dan mengobati gangguan mitokondria adalah bidang medis khusus. Persiapan pendidikan untuk profesi ini membutuhkan pendidikan tinggi, diikuti oleh sekolah kedokteran dengan spesialisasi genetika medis. Ahli genetika medis dapat menjadi dewan yang disertifikasi oleh American Board of Medical Genetics dan kemudian bergabung dengan organisasi profesional yang didedikasikan untuk mempelajari penyakit mitokondria, seperti Masyarakat Kedokteran Mitokondria dan Masyarakat untuk Penyakit Metabolik yang Diwarisi.

Hasil pembelajaran

Jelaskan bagaimana sel menyimpan dan mentransfer energi bebas menggunakan ATP

Sel hidup tidak dapat menyimpan sejumlah besar energi bebas. Kelebihan energi bebas akan mengakibatkan peningkatan panas di dalam sel, yang akan mengakibatkan gerakan termal berlebihan yang dapat merusak dan kemudian menghancurkan sel. Sebaliknya, sel harus mampu menangani energi itu dengan cara yang memungkinkan sel menyimpan energi dengan aman dan melepaskannya untuk digunakan hanya jika diperlukan. Sel hidup mencapai ini dengan menggunakan senyawa adenosin trifosfat (ATP). ATP sering disebut "mata uang energi" sel, dan, seperti mata uang, senyawa serbaguna ini dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan energi sel. Bagaimana? Fungsinya mirip dengan baterai isi ulang.

Ketika ATP dipecah, biasanya dengan menghilangkan gugus fosfat terminalnya, energi dilepaskan. Energi digunakan untuk melakukan kerja oleh sel, biasanya oleh pelepasan fosfat yang mengikat molekul lain, mengaktifkannya. Misalnya, dalam kerja mekanis kontraksi otot, ATP memasok energi untuk menggerakkan protein otot kontraktil. Ingat kerja transpor aktif pompa natrium-kalium dalam membran sel. ATP mengubah struktur protein integral yang berfungsi sebagai pompa, mengubah afinitasnya terhadap natrium dan kalium. Dengan cara ini, sel melakukan kerja, memompa ion melawan gradien elektrokimianya.


Komposisi Kimia Tumbuhan

Tumbuhan terdiri dari air, bahan organik yang mengandung karbon, dan bahan anorganik yang tidak mengandung karbon seperti kalium dan nitrogen.

Tujuan pembelajaran

Jelaskan komposisi kimia tumbuhan

Takeaways Kunci

Poin Kunci

  • Air terdiri dari persentase besar dari berat total tanaman dan digunakan untuk mendukung struktur sel, untuk fungsi metabolisme, untuk membawa nutrisi, dan untuk fotosintesis.
  • Air diserap dari tanah melalui rambut akar dan dibawa ke seluruh tanaman melalui xilem.
  • Banyak nutrisi organik dan anorganik penting yang diperlukan untuk mempertahankan kehidupan tanaman.

Istilah Utama

  • organik: berkaitan dengan senyawa karbon, berkaitan dengan produk alami
  • anorganik: berkaitan dengan senyawa yang tidak mengandung karbon
  • xilem: jaringan pembuluh pada tumbuhan darat yang terutama bertanggung jawab atas distribusi air dan mineral yang diambil oleh akar serta komponen utama kayu
  • transpirasi: hilangnya air melalui penguapan pada tumbuhan darat, terutama melalui stomata disertai dengan penyerapan yang sesuai dari akar

Komposisi Kimia Tumbuhan

Air

Penyerapan air oleh akar: Air diserap melalui rambut akar dan bergerak naik xilem ke daun.

Karena tanaman membutuhkan nutrisi dalam bentuk unsur-unsur seperti karbon dan kalium, penting untuk memahami komposisi kimia tanaman. Mayoritas volume dalam sel tumbuhan adalah air yang biasanya terdiri dari 80 hingga 90 persen dari total berat tanaman. Tanah merupakan sumber air bagi tumbuhan darat. Ini bisa menjadi sumber air yang melimpah meskipun tampak kering. Akar tanaman menyerap air dari tanah melalui rambut akar dan mengangkutnya ke daun melalui xilem. Saat uap air hilang dari daun, proses transpirasi dan polaritas molekul air (yang memungkinkan mereka membentuk ikatan hidrogen) menarik lebih banyak air dari akar ke atas melalui tanaman ke daun. Tanaman membutuhkan air untuk mendukung struktur sel, untuk fungsi metabolisme, untuk membawa nutrisi, dan untuk fotosintesis.

Nutrisi

Sel tumbuhan membutuhkan zat esensial, yang secara kolektif disebut nutrisi, untuk menopang kehidupan. Nutrisi tanaman dapat terdiri dari senyawa organik atau anorganik. Senyawa organik adalah senyawa kimia yang mengandung karbon, seperti karbon dioksida yang diperoleh dari atmosfer. Karbon yang diperoleh dari CO . atmosfer2 menyusun sebagian besar massa kering di sebagian besar tanaman. Senyawa anorganik tidak mengandung karbon dan bukan bagian dari, atau diproduksi oleh, organisme hidup. Zat anorganik (yang membentuk sebagian besar zat tanah) biasa disebut mineral: yang dibutuhkan oleh tanaman termasuk nitrogen (N) dan kalium (K), untuk struktur dan regulasi.


Kalium dalam Tanaman dan Tanah

Pupuk Cerdas

Bergabunglah dengan Forum Kami Sekarang Dan
Ajukan Pertanyaan GRATIS
Menjadi anggota Pusat Pengetahuan Pupuk Cerdas
Komunitas Pakar Nutrisi Tanaman Terima kasih telah bergabung dan selamat datang di forum kami!

Bergabunglah dengan Forum Kami Sekarang Dan
Ajukan Pertanyaan GRATIS
Menjadi anggota Pusat Pengetahuan Pupuk Cerdas
Komunitas Pakar Nutrisi Tanaman Terima kasih telah bergabung dan selamat datang di forum kami!

Kalium sangat penting nutrisi tanaman dan dibutuhkan dalam jumlah besar untuk pertumbuhan dan reproduksi tanaman yang tepat. Kalium dianggap yang kedua setelah nitrogen, dalam hal nutrisi yang dibutuhkan oleh tanaman, dan umumnya dianggap sebagai "nutrisi berkualitas."

Ini mempengaruhi bentuk tanaman, ukuran, warna, rasa dan ukuran lain yang dikaitkan dengan produk yang sehat.


Teknologi penyimpanan energi

Teknologi penyimpanan energi yang berbeda berkontribusi pada stabilitas listrik dengan bekerja di berbagai tahap jaringan, dari pembangkitan hingga penggunaan akhir konsumen.

Penyimpanan Termal

Penyimpanan termal digunakan untuk listrik generasi dengan menggunakan tenaga dari matahari, bahkan ketika matahari tidak bersinar. Pemusatan tanaman surya dapat menangkap panas dari matahari dan menyimpan energi dalam air, garam cair, atau cairan lainnya. Energi yang tersimpan ini kemudian digunakan untuk menghasilkan listrik, memungkinkan penggunaan energi matahari bahkan setelah matahari terbenam.

Pabrik seperti ini saat ini sedang beroperasi atau diusulkan di California, Arizona, dan Nevada [4]. Misalnya, Proyek Energi Surya Beras yang diusulkan di Blythe, California akan menggunakan sistem penyimpanan garam cair dengan menara surya terkonsentrasi untuk menyediakan daya bagi sekitar 68.000 rumah setiap tahun [5].

Teknologi penyimpanan termal juga ada untuk penggunaan akhir penyimpanan energi. Salah satu caranya adalah dengan membekukan air di malam hari dengan menggunakan listrik di luar jam sibuk, kemudian melepaskan energi dingin yang tersimpan dari es untuk membantu penyejuk udara di siang hari [6].

Misalnya, sistem Ice Bear dari Ice Energy membuat balok es di malam hari, dan kemudian menggunakan es di siang hari untuk mengondensasi refrigeran sistem pendingin udara [7]. Dengan cara ini, sistem Ice Bear menggeser konsumsi listrik gedung dari jam sibuk siang hari ke waktu tidak sibuk ketika listrik lebih murah. Selain itu, Administrasi Tenaga Bonneville sedang melakukan program percontohan untuk menyimpan pembangkitan angin berlebih di pemanas air perumahan [8].

Udara terkompresi

Penyimpanan Energi Udara Terkompresi (CAES) juga berfungsi sebagai: generasi teknologi penyimpanan dengan menggunakan energi potensial elastis dari udara tekan untuk meningkatkan efisiensi turbin gas konvensional.

Sistem CAES memampatkan udara menggunakan listrik selama waktu tidak sibuk, dan kemudian menyimpan udara di gua bawah tanah. Selama masa permintaan puncak, udara diambil dari penyimpanan dan dibakar dengan gas alam dalam turbin pembakaran untuk menghasilkan listrik [9]. Metode ini hanya menggunakan sepertiga dari gas alam yang digunakan pada metode konvensional [10]. Karena pabrik CAES memerlukan semacam reservoir bawah tanah, mereka dibatasi oleh lokasinya. Dua pabrik CAES komersial saat ini beroperasi di Huntorf, Jerman dan MacIntosh, Alabama, meskipun pabrik telah diusulkan di bagian lain Amerika Serikat.

Hidrogen dapat digunakan sebagai bahan bakar nol-karbon untuk generasi. Kelebihan listrik dapat digunakan untuk membuat hidrogen, yang dapat disimpan dan digunakan kemudian di sel bahan bakar, mesin, atau turbin gas untuk menghasilkan listrik tanpa menghasilkan emisi yang berbahaya [11]. NREL telah mempelajari potensi untuk membuat hidrogen dari tenaga angin dan menyimpannya di menara turbin angin untuk pembangkit listrik ketika angin tidak bertiup [12].

Penyimpanan Pembangkit Listrik Tenaga Air yang Dipompa

Penyimpanan pembangkit listrik tenaga air yang dipompa menawarkan cara untuk menyimpan energi di jaringan penularan tahap, dengan menyimpan kelebihan generasi untuk digunakan nanti.

Banyak pembangkit listrik tenaga air memiliki dua reservoir pada ketinggian yang berbeda. Pembangkit ini menyimpan energi dengan memompa air ke reservoir atas ketika pasokan melebihi permintaan. Ketika permintaan melebihi pasokan, air dilepaskan ke reservoir yang lebih rendah dengan mengalir menuruni bukit melalui turbin untuk menghasilkan listrik.

Dengan kapasitas terpasang lebih dari 22 GW di Amerika Serikat, penyimpanan hidro terpompa adalah sistem penyimpanan terbesar yang beroperasi saat ini [13]. Namun, proses perijinan yang lama dan biaya penyimpanan yang dipompa yang tinggi membuat proyek lebih lanjut tidak mungkin dilakukan.

Roda gila dapat memberikan berbagai manfaat ke grid baik di penularan atau distribusi tingkat, dengan menyimpan listrik dalam bentuk massa yang berputar.

Perangkat ini berbentuk seperti silinder dan berisi rotor besar di dalam ruang hampa. Ketika roda gila menarik daya dari grid, rotor berakselerasi ke kecepatan yang sangat tinggi, menyimpan listrik sebagai energi rotasi. Untuk melepaskan energi yang tersimpan, rotor beralih ke mode pembangkitan, melambat, dan berjalan dengan energi inersia, sehingga mengembalikan listrik ke jaringan [14].

Roda gila biasanya memiliki masa pakai yang lama dan membutuhkan sedikit perawatan. Perangkat ini juga memiliki efisiensi tinggi dan waktu respons yang cepat. Karena dapat ditempatkan hampir di mana saja, flywheel dapat ditempatkan dekat dengan konsumen dan menyimpan listrik untuk distribusi.

Sementara perangkat roda gila tunggal memiliki kapasitas khas pada urutan kilowatt, banyak roda gila dapat dihubungkan dalam "pertanian roda gila" untuk membuat fasilitas penyimpanan di urutan megawatt [15]. Pabrik Penyimpanan Energi Roda Gila Stephentown Beacon Power di New York adalah fasilitas roda gila terbesar di Amerika Serikat, dengan kapasitas operasi 20 MW [16].

Baterai, seperti yang ada di senter atau ponsel, juga dapat digunakan untuk menyimpan energi dalam skala besar.

Seperti roda gila, baterai dapat diletakkan di mana saja sehingga sering dianggap sebagai tempat penyimpanan distribusi, ketika fasilitas baterai terletak di dekat konsumen untuk memberikan stabilitas daya atau penggunaan akhir, seperti baterai pada kendaraan listrik.

Ada banyak jenis baterai yang memiliki potensi penyimpanan energi skala besar, termasuk baterai natrium-sulfur, udara logam, ion lithium, dan baterai timbal-asam. Ada beberapa instalasi baterai di ladang angin termasuk Proyek Demonstrasi Penyimpanan Angin Notrees di Texas, yang menggunakan fasilitas baterai 36 MW untuk membantu memastikan stabilitas pasokan listrik bahkan ketika angin tidak bertiup [17].

Kemajuan dalam teknologi baterai telah dibuat sebagian besar karena berkembangnya industri kendaraan listrik (EV). Karena semakin banyak pengembangan yang dilakukan dengan EV, biaya baterai akan terus menurun [18]. Kendaraan listrik juga dapat berdampak pada penyimpanan energi melalui teknologi kendaraan-ke-jaringan, di mana baterainya dapat dihubungkan ke jaringan dan mengeluarkan daya untuk digunakan orang lain.


Masa Depan Energi Alternatif

Di dekat Granada, Spanyol, lebih dari 28.000 metrik ton garam kini mengalir melalui pipa di pembangkit listrik Andasol 1. Garam itu akan digunakan untuk memecahkan masalah mendesak yang nyata untuk tenaga surya: Apa yang Anda lakukan ketika matahari tidak bersinar dan di malam hari?

Jawabannya: simpan sinar matahari sebagai energi panas untuk hari hujan seperti itu.

Bagian dari apa yang disebut pembangkit listrik tenaga surya parabola palung, garam akan segera membantu fasilitas menerangi malam&mdashharfiah. Karena kebanyakan garam hanya meleleh pada suhu tinggi (garam meja, misalnya, meleleh pada sekitar 1472 derajat Fahrenheit, atau 800 derajat Celcius) dan tidak berubah menjadi uap sampai menjadi jauh lebih panas&mdashmereka dapat digunakan untuk menyimpan banyak energi matahari sebagai panas. Cukup gunakan sinar matahari untuk memanaskan garam dan letakkan garam cair di dekat air melalui penukar panas. Uap panas kemudian dapat dibuat untuk memutar turbin tanpa kehilangan terlalu banyak energi matahari asli yang diserap.

Garam&mdasha campuran natrium dan kalium nitrat, jika tidak digunakan sebagai pupuk&mdash memungkinkan panas matahari yang cukup untuk disimpan sehingga pembangkit listrik dapat memompa listrik selama hampir delapan jam setelah matahari mulai terbenam. "Cukup selama 7,5 jam untuk menghasilkan energi dengan kapasitas penuh 50 megawatt," kata Sven Moormann, juru bicara Solar Millennium, AG, perusahaan tenaga surya Jerman yang mengembangkan pabrik Andasol. "Jam produksi hampir dua kali lipat [dari pembangkit listrik tenaga surya-termal] tanpa penyimpanan dan kami memiliki kemungkinan untuk merencanakan produksi listrik kami."

Menggunakan cermin untuk memusatkan energi matahari adalah trik lama&mdash orang Cina dan Yunani kuno keduanya menggunakannya untuk menyalakan api&mdasdan pembangkit listrik modern yang menggunakannya dapat menyediakan sumber energi terbarukan yang signifikan tanpa emisi gas rumah kaca.

Itu adalah langkah maju dalam dirinya sendiri, tetapi pembangkit listrik seperti itu terbatas untuk menghasilkan energi hanya jika ada sinar matahari. Jadi para insinyur telah mencoba sejumlah teknologi berbeda untuk menyimpan energi matahari sehingga pembangkit listrik seperti itu dapat digunakan secara lebih luas. Mereka telah mencoba baterai tetapi terlalu banyak energi yang masuk tidak dikembalikan, dan harganya cenderung terlalu mahal, menurut analisis dari National Renewable Energy Laboratory (NREL) di Golden, Colorado. Mengompresi udara atau memompa air ke atas adalah lebih menjanjikan, tetapi peluang untuk melakukannya dibatasi oleh jumlah gua dan ketersediaan air dan waduk.

Mencairkan garam pada suhu di atas 435 derajat Fahrenheit (224 derajat Celcius), bagaimanapun, dapat mengembalikan sebanyak 93 persen energi, ditambah garam ada di mana-mana karena aplikasinya sebagai pupuk.

"Ada istilah efisiensi pulang pergi. Pada dasarnya, ini adalah ukuran berapa banyak listrik yang dihasilkan jika energi panas yang dihasilkan pertama kali disimpan dan kemudian digunakan dibandingkan dengan hanya mengambil energi secara langsung. Jumlah itu sekitar 93 persen," jelas insinyur senior NREL, Greg Glatzmaier. "[Untuk] hal-hal seperti udara terkompresi dan penyimpanan tipe mekanis, ada kerugian yang lebih signifikan," rata-rata setidaknya 20 persen dari semua berbagai teknologi.

Pembangkit listrik Andasol 1, yang biaya pembangunannya sekitar $380 juta (300 juta euro), adalah yang pertama benar-benar menggunakan teknologi tersebut, jadi masih harus dilihat bagaimana cara kerjanya dalam praktik komersial. Tetapi laboratorium pemerintah AS&mdashNREL serta Laboratorium Nasional Sandia di Albuquerque, N.M.&mdashtelah membuktikan teknologi tersebut dapat bekerja dalam proyek percontohan yang menggunakannya, seperti menara tenaga Solar Two di luar Barstow, California.

Solar Millennium sangat yakin teknologi ini akan bekerja sehingga pembangkit listrik tenaga surya-termal kembar (Andasol 2) sudah hampir selesai. "Itu akan mulai beroperasi pada awal musim panas&mdashMei atau Juni," kata Moormann.

Dan Arizona Public Service Co. (APS) telah mengontrak Abengoa Solar untuk membangun pembangkit listrik tenaga panas matahari 280 megawatt&mdashdubbed Solana atau "sunny place"&mdash70 mil (110 kilometer) barat daya Phoenix di lahan seluas hampir 2.000 acre (800 hektar). "Salah satu hal hebat tentang teknologi garam cair adalah Anda bisa mendapatkan lebih banyak dari sumber daya surya murni, lebih banyak energi dari fasilitas yang sama," kata Barbara Lockwood, manajer energi terbarukan di APS. "Ini adalah alternatif yang memberi kita energi hijau tambahan," sebanyak 1.680 megawatt-jam saat mendung atau setelah matahari terbenam.

Tetapi energi ekstra itu ada harganya. Pertama, pembangkit listrik harus diperbesar sehingga menghasilkan kapasitas listrik penuh sekaligus memanaskan garam. Dalam kasus Andasol 1 itu berarti meliputi 126 acre (50 hektar) dengan deretan bak dan pipa yang panjang. Dan kemudian ada biaya tambahan dari tangki penyimpanan garam cair, menurut Moormann.

Semua mengatakan, itu berarti penyimpanan energi panas di Andasol 1 atau pembangkit listrik seperti itu membutuhkan biaya sekitar $50 per kilowatt-jam untuk dipasang, menurut Glatzmaier dari NREL. Tapi itu tidak menambah banyak biaya listrik yang dihasilkan karena memungkinkan turbin untuk menghasilkan untuk waktu yang lebih lama dan biaya tersebut dapat disebarkan selama lebih banyak jam produksi listrik. Listrik dari pembangkit listrik tenaga surya-termal berharga sekitar 13 sen per kilowatt-jam, menurut Glatzmaier, baik dengan dan tanpa sistem penyimpanan garam cair.

Harga itu masih hampir dua kali lipat harga listrik dari pembangkit listrik tenaga batu bara&mdash, opsi pembangkitan termurah saat ini jika biaya lingkungan tidak diperhitungkan. Tetapi APS Arizona dan lainnya kemudian dapat menggunakan energi matahari untuk memenuhi permintaan listrik maksimum di kemudian hari. "Permintaan puncak kami [untuk listrik] adalah sore hari, setelah produksi matahari menurun," kata Lockwood. Itulah "alasan kami pergi ke arah itu dan sangat tertarik dengan teknologi penyimpanan."

seefisien pembangkit listrik tenaga surya-termal menggunakan palung parabola dengan sistem penyimpanan garam cair seperti Andasol 1 atau Solana, mereka tidak menangkap panas matahari sebanyak mungkin. Di atas 750 derajat F (400 derajat C), minyak sintetis yang digunakan untuk menangkap panas matahari di palung mulai rusak, tetapi garam cair dapat menyerap lebih banyak panas daripada itu.

Untuk memungkinkan garam menjadi lebih panas, beberapa perusahaan, seperti SolarReserve di Santa Monica, California, sedang mengembangkan apa yang disebut menara listrik & bidang cermin mdashvast yang memusatkan sinar matahari ke menara pusat. Karena desain terpusat, struktur seperti itu dapat beroperasi pada suhu yang jauh lebih tinggi&mdashup hingga 1.000 derajat F (535 derajat C)&mdashand menggunakan garam cair secara langsung sebagai fluida yang mentransfer panas di pembangkit listrik. "Kami memanaskan garam hingga lebih dari 1.000 derajat F dan itu menghasilkan kondisi saluran masuk yang sama dengan yang dilihat utilitas hari ini di pembangkit listrik tenaga batu bara atau nuklir," kata Terry Murphy, presiden SolarReserve.

Tetapi pembangkit listrik semacam itu&mdashand Murphy mengatakan bahwa perusahaan memiliki sekitar 50 proyek semacam itu dalam jalur pipa dan mengharapkan setidaknya satu (di AS atau Spanyol) akan beroperasi pada tahun 2013&mdash akan menelan biaya sebanyak $800 juta untuk menara listrik 200 megawatt. "Menara listrik garam cair pertama yang dibangun akan menjadi uji coba nyata," kata Thomas Mancini, manajer Program Tenaga Surya Berkonsentrasi Sandia. "Itu akan membutuhkan seseorang yang cukup progresif untuk membiayainya atau mengambil sedikit lebih banyak risiko."

Jadi para peneliti juga mencari garam yang dapat digunakan sebagai pengganti minyak di pembangkit listrik melalui parabola, seperti yang meleleh pada suhu yang lebih rendah dan karena itu tidak akan membeku dengan mudah selama malam yang dingin, menurut Hank Price, wakil presiden untuk teknologi. pembangunan di Abengoa Solar.

Solar Millennium sedang mengerjakan garam semacam itu, menurut Moormann, dan Sandia telah mengembangkan sejumlah kecil campuran garam baru, termasuk kalsium nitrat dan lithium nitrat, yang meleleh di bawah 212 derajat F (100 derajat C). "Dengan lithium nitrat, harganya sama mahalnya dengan semua unsur lain yang digabungkan. Meskipun masih jauh lebih murah daripada minyak transfer panas organik," kata insinyur kimia Bob Bradshaw di Sandia di California, yang memimpin penelitian. "Kamu tidak mendapatkan sesuatu dengan cuma-cuma."

Dan proyek penelitian jangka panjang sedang mencari teknologi penyimpanan termal lainnya, seperti menyimpan panas di pasir atau membuat penyimpanan garam cair satu tangki. "Tujuan utamanya adalah menemukan teknologi penyimpanan yang dapat mengurangi biaya modal aktual" dari penambahannya ke pembangkit listrik, kata Phil Smithers, pemimpin layanan teknis untuk energi terbarukan di APS, yang meneliti teknologi tersebut di bawah hibah Departemen Energi AS.

Pada akhirnya, itu akan tergantung pada seberapa besar nilai yang diberikan oleh pembuat kebijakan dan konsumen pada listrik yang terbarukan dan bebas emisi. "Jika kita mulai menilai karbon dan memaksa pabrik batubara untuk bebas karbon melalui penyerapan, maka kita berada pada atau lebih dari 10 sen per kilowatt-jam dari batubara," kata Mancini. "Semua teknologi ini dapat mencapai level 10 sen yang sama dengan penyimpanan [garam cair]. Kemudian pasar akan melakukan panggilan."

Dan jika Andasol 1 mengalami kebocoran atau gagal memberikan seperti yang diharapkan, kerusakan tidak akan terbatas pada tumpukan pupuk garam di tanah&mdashit bisa menjadi kemunduran bagi seluruh upaya untuk menyimpan energi matahari. "Kami harus membangun pabrik [komersial] pertama [dengan penyimpanan garam cair] dan itulah Andasol," kata Mancini, untuk membuktikan teknologinya. "Tidak harus sempurna, tetapi mereka harus membuatnya berhasil."


Biologi 171

Pada akhir bagian ini, Anda akan dapat melakukan hal berikut:

  • Diskusikan pentingnya elektron dalam transfer energi dalam sistem kehidupan
  • Jelaskan bagaimana ATP digunakan oleh sel sebagai sumber energi!

Produksi energi dalam sel melibatkan banyak jalur kimia terkoordinasi. Sebagian besar dari jalur ini adalah kombinasi dari reaksi oksidasi dan reduksi, yang terjadi pada waktu yang sama. Reaksi oksidasi melepaskan elektron dari atom dalam suatu senyawa, dan penambahan elektron ini ke senyawa lain adalah reaksi reduksi. Karena oksidasi dan reduksi biasanya terjadi bersamaan, pasangan reaksi ini disebut reaksi reduksi oksidasi, atau reaksi redoks.

Elektron dan Energi

Penghapusan elektron dari molekul (mengoksidasinya), menghasilkan penurunan energi potensial dalam senyawa teroksidasi. Elektron (kadang-kadang sebagai bagian dari atom hidrogen) tidak tetap tidak terikat, bagaimanapun, dalam sitoplasma sel. Sebaliknya, elektron digeser ke senyawa kedua, mereduksi senyawa kedua. Pergeseran elektron dari satu senyawa ke senyawa lain menghilangkan beberapa energi potensial dari senyawa pertama (senyawa teroksidasi) dan meningkatkan energi potensial senyawa kedua (senyawa tereduksi). Transfer elektron antar molekul penting karena sebagian besar energi yang tersimpan dalam atom dan digunakan untuk fungsi sel bahan bakar adalah dalam bentuk elektron berenergi tinggi. Pemindahan energi dalam bentuk elektron berenergi tinggi memungkinkan sel untuk mentransfer dan menggunakan energi secara bertahap—dalam paket-paket kecil dan bukan dalam satu ledakan tunggal yang merusak. Bab ini berfokus pada ekstraksi energi dari makanan, Anda akan melihat bahwa saat Anda melacak jalur transfer, Anda melacak jalur elektron yang bergerak melalui jalur metabolisme.

Pembawa Elektron

Dalam sistem kehidupan, sekelompok kecil senyawa berfungsi sebagai angkutan elektron: mereka mengikat dan membawa elektron berenergi tinggi antar senyawa dalam jalur biokimia. Pembawa elektron utama yang akan kita pertimbangkan berasal dari kelompok vitamin B dan merupakan turunan dari nukleotida. Senyawa ini dapat dengan mudah direduksi (yaitu, mereka menerima elektron) atau dioksidasi (mereka kehilangan elektron). Nicotinamide adenine dinucleotide (NAD) ((Gambar)) berasal dari vitamin B3, niasin. NAD + adalah bentuk teroksidasi dari molekul NADH adalah bentuk tereduksi dari molekul setelah menerima dua elektron dan satu proton (yang bersama-sama setara dengan atom hidrogen dengan elektron ekstra). Perhatikan bahwa jika suatu senyawa memiliki “H” di atasnya, senyawa tersebut umumnya tereduksi (misalnya, NADH adalah bentuk tereduksi dari NAD).

NAD+ dapat menerima elektron dari molekul organik menurut persamaan umum:

Ketika elektron ditambahkan ke suatu senyawa, itu berkurang. Senyawa yang mereduksi senyawa lain disebut reduktor. Dalam persamaan di atas, RH adalah zat pereduksi, dan NAD + direduksi menjadi NADH. Ketika elektron dilepaskan dari suatu senyawa, itu teroksidasi. Senyawa yang mengoksidasi senyawa lain disebut oksidator. Dalam persamaan di atas, NAD + adalah agen pengoksidasi, dan RH dioksidasi menjadi R.

Demikian pula, flavin adenine dinucleotide (FAD + ) berasal dari vitamin B2, juga disebut riboflavin. Bentuk tereduksinya adalah FADH2. Variasi kedua NAD, NADP, mengandung gugus fosfat ekstra. Baik NAD + dan FAD + secara luas digunakan dalam ekstraksi energi dari gula, dan NADP memainkan peran penting dalam reaksi anabolik dan fotosintesis pada tanaman.

ATP dalam Sistem Kehidupan

Sel hidup tidak dapat menyimpan sejumlah besar energi bebas. Kelebihan energi bebas akan mengakibatkan peningkatan panas di dalam sel, yang akan mengakibatkan gerakan termal berlebihan yang dapat merusak dan kemudian menghancurkan sel. Sebaliknya, sel harus mampu menangani energi itu dengan cara yang memungkinkan sel menyimpan energi dengan aman dan melepaskannya untuk digunakan hanya jika diperlukan. Sel hidup mencapai ini dengan menggunakan senyawa adenosin trifosfat (ATP). ATP sering disebut "mata uang energi" sel, dan, seperti mata uang, senyawa serbaguna ini dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan energi sel. Bagaimana? Fungsinya mirip dengan baterai isi ulang.

Ketika ATP dipecah, biasanya dengan menghilangkan gugus fosfat terminalnya, energi dilepaskan. Energi digunakan untuk melakukan pekerjaan oleh sel, biasanya ketika fosfat yang dilepaskan berikatan dengan molekul lain, sehingga mengaktifkannya. Misalnya, dalam kerja mekanis kontraksi otot, ATP memasok energi untuk menggerakkan protein otot kontraktil. Ingat kerja transpor aktif pompa natrium-kalium dalam membran sel. ATP mengubah struktur protein integral yang berfungsi sebagai pompa, mengubah afinitasnya terhadap natrium dan kalium. Dengan cara ini, sel melakukan kerja, memompa ion melawan gradien elektrokimianya.

Struktur dan Fungsi ATP

Inti dari ATP adalah molekul adenosin monofosfat (AMP), yang terdiri dari molekul adenin yang terikat pada molekul ribosa dan satu gugus fosfat ((Gambar)). Ribosa adalah gula lima karbon yang ditemukan dalam RNA, dan AMP adalah salah satu nukleotida dalam RNA. Penambahan gugus fosfat kedua ke molekul inti ini menghasilkan pembentukan adenosin difosfat (ADP) penambahan gugus fosfat ketiga membentuk adenosin trifosfat (ATP).

Penambahan gugus fosfat ke molekul membutuhkan energi. Gugus fosfat bermuatan negatif dan dengan demikian saling tolak-menolak ketika disusun secara seri, seperti dalam ADP dan ATP. Tolakan ini membuat molekul ADP dan ATP secara inheren tidak stabil. Pelepasan satu atau dua gugus fosfat dari ATP, suatu proses yang disebut defosforilasi, melepaskan energi.

Energi dari ATP

Hidrolisis adalah proses pemecahan makromolekul kompleks. Selama hidrolisis, air dipecah, atau dilisiskan, dan menghasilkan atom hidrogen (H + ) dan gugus hidroksil (OH – ), atau hidroksida, ditambahkan ke molekul yang lebih besar. Hidrolisis ATP menghasilkan ADP, bersama dengan ion fosfat anorganik (PSaya), dan pelepasan energi bebas. Untuk melakukan proses kehidupan, ATP terus dipecah menjadi ADP, dan seperti baterai yang dapat diisi ulang, ADP terus diregenerasi menjadi ATP dengan pemasangan kembali gugus fosfat ketiga. Air, yang dipecah menjadi atom hidrogen dan gugus hidroksil (hidroksida) selama hidrolisis ATP, diregenerasi ketika fosfat ketiga ditambahkan ke molekul ADP, membentuk ATP.

Jelas, energi harus dimasukkan ke dalam sistem untuk meregenerasi ATP. Dari mana energi ini berasal? Di hampir setiap makhluk hidup di Bumi, energinya berasal dari metabolisme glukosa, fruktosa, atau galaktosa, semua isomer dengan rumus kimia C6H12HAI6 tetapi konfigurasi molekulnya berbeda. Dengan cara ini, ATP adalah penghubung langsung antara rangkaian terbatas jalur eksergonik katabolisme glukosa dan banyak jalur endergonik yang menggerakkan sel-sel hidup.

Fosforilasi

Ingatlah bahwa, dalam beberapa reaksi kimia, enzim dapat mengikat beberapa substrat yang bereaksi satu sama lain pada enzim, membentuk kompleks perantara. Kompleks antara adalah struktur sementara, dan memungkinkan salah satu substrat (seperti ATP) dan reaktan untuk lebih mudah bereaksi satu sama lain dalam reaksi yang melibatkan ATP, ATP adalah salah satu substrat dan ADP adalah produk. Selama reaksi kimia endergonik, ATP membentuk kompleks antara dengan substrat dan enzim dalam reaksi. Kompleks perantara ini memungkinkan ATP untuk mentransfer gugus fosfat ketiganya, dengan energinya, ke substrat, suatu proses yang disebut fosforilasi. Fosforilasi mengacu pada penambahan fosfat (

P). Ini diilustrasikan oleh reaksi umum berikut, di mana A dan B mewakili dua substrat yang berbeda:

Ketika kompleks antara pecah, energi digunakan untuk memodifikasi substrat dan mengubahnya menjadi produk reaksi. Molekul ADP dan ion fosfat bebas dilepaskan ke dalam medium dan tersedia untuk didaur ulang melalui metabolisme sel.

Fosforilasi Substrat

ATP dihasilkan melalui dua mekanisme selama pemecahan glukosa. Beberapa molekul ATP dihasilkan (yaitu, diregenerasi dari ADP) sebagai akibat langsung dari reaksi kimia yang terjadi di jalur katabolik. Gugus fosfat dikeluarkan dari reaktan antara di jalur, dan energi bebas reaksi digunakan untuk menambahkan fosfat ketiga ke molekul ADP yang tersedia, menghasilkan ATP ((Gambar)). Metode fosforilasi yang sangat langsung ini disebut fosforilasi tingkat substrat.

Fosforilasi oksidatif

Sebagian besar ATP yang dihasilkan selama katabolisme glukosa, bagaimanapun, berasal dari proses yang jauh lebih kompleks, kemiosmosis, yang terjadi di mitokondria ((Gambar)) di dalam sel eukariotik atau membran plasma sel prokariotik. Kemiosmosis , suatu proses produksi ATP dalam metabolisme sel, digunakan untuk menghasilkan 90 persen ATP yang dibuat selama katabolisme glukosa dan juga merupakan metode yang digunakan dalam reaksi terang fotosintesis untuk memanfaatkan energi sinar matahari. Produksi ATP menggunakan proses kemiosmosis disebut fosforilasi oksidatif karena keterlibatan oksigen dalam proses tersebut.

Dokter Penyakit Mitokondria Apa yang terjadi ketika reaksi kritis respirasi sel tidak berjalan dengan benar? Ini mungkin terjadi pada penyakit mitokondria, yang merupakan kelainan genetik metabolisme. Gangguan mitokondria dapat timbul dari mutasi pada DNA nukleus atau mitokondria, dan mengakibatkan produksi energi yang lebih sedikit daripada yang normal pada sel tubuh. Pada diabetes tipe 2, misalnya, efisiensi oksidasi NADH berkurang, berdampak pada fosforilasi oksidatif tetapi tidak pada langkah-langkah respirasi lainnya. Gejala penyakit mitokondria dapat mencakup kelemahan otot, kurangnya koordinasi, episode seperti stroke, dan kehilangan penglihatan dan pendengaran. Kebanyakan orang yang terkena didiagnosis pada masa kanak-kanak, meskipun ada beberapa penyakit onset dewasa. Mengidentifikasi dan mengobati gangguan mitokondria adalah bidang medis khusus. Persiapan pendidikan untuk profesi ini membutuhkan pendidikan tinggi, diikuti oleh sekolah kedokteran dengan spesialisasi genetika medis. Ahli genetika medis dapat menjadi dewan yang disertifikasi oleh American Board of Medical Genetics dan kemudian bergabung dengan organisasi profesional yang didedikasikan untuk mempelajari penyakit mitokondria, seperti Masyarakat Kedokteran Mitokondria dan Masyarakat untuk Gangguan Metabolik yang Diwarisi.

Ringkasan Bagian

ATP berfungsi sebagai mata uang energi untuk sel. Ini memungkinkan sel untuk menyimpan energi secara singkat dan mengangkutnya di dalam sel untuk mendukung reaksi kimia endergonik. Struktur ATP adalah nukleotida RNA dengan tiga fosfat terpasang. Karena ATP digunakan untuk energi, satu atau dua gugus fosfat terlepas, dan menghasilkan ADP atau AMP. Energi yang berasal dari katabolisme glukosa digunakan untuk mengubah ADP menjadi ATP. Ketika ATP digunakan dalam reaksi, fosfat ketiga untuk sementara melekat pada substrat dalam proses yang disebut fosforilasi. Dua proses regenerasi ATP yang digunakan bersama dengan katabolisme glukosa adalah fosforilasi tingkat substrat dan fosforilasi oksidatif melalui proses kemiosmosis.

Respons Gratis

Mengapa menguntungkan bagi sel untuk menggunakan ATP daripada energi langsung dari ikatan karbohidrat? Apa kelemahan terbesar untuk memanfaatkan energi langsung dari ikatan beberapa senyawa yang berbeda?

ATP menyediakan sel dengan cara untuk menangani energi secara efisien. Molekul dapat diisi, disimpan, dan digunakan sesuai kebutuhan. Selain itu, energi dari hidrolisis ATP dikirimkan dalam jumlah yang konsisten. Pemanenan energi dari ikatan beberapa senyawa yang berbeda akan menghasilkan pengiriman energi dalam jumlah yang berbeda.

Glosarium


Bagaimana cara tumbuhan mendapatkan unsur hara dari tanah ke dalam akarnya?

Ketika tanaman berevolusi untuk hidup di darat, mereka membutuhkan cara untuk mendapatkan air untuk terus menyerap nutrisi. Di situlah akar berguna.

Tanpa menjadi terlalu rumit dengan sangat cepat, mari kita lihat bagaimana root bekerja sebentar.

Tumbuhan memiliki sistem perakaran yang kompleks, terdiri (umumnya) akar tunggang yang turun di bawah tanaman dengan beberapa cabang yang keluar darinya, atau a akar berserat sistem yang terdiri dari banyak akar cabang kecil yang menyebar di bawah tanaman. Jika Anda pernah mencabut dandelion hingga ke akarnya, Anda tahu seperti apa sistem akar tunggang itu. Sistem akar berserat lebih umum di beberapa jenis rumput.

Tanaman dengan akar tunggang tumbuh dengan baik di tanah kering karena akar tunggangnya yang panjang membantu mereka mencari air di bawah tanah. Tanaman dengan sistem akar berserat sangat baik untuk pengendalian erosi berkat sistem akarnya yang kompleks.

Fakta menyenangkan, akar terdalam yang pernah tercatat berasal dari spesies ara di Afrika Selatan dengan akar mencapai 122 meter. Tanaman akan melakukan hal gila untuk menemukan air!

Akar memiliki banyak lapisan, seperti kulit Anda. Kami tidak akan membahas nama di sini – itu menjadi rumit dengan cepat! Ketahuilah bahwa lapisan terluar akar umumnya semi-permeabel, memungkinkan air masuk ke sistem akar.

Sebagian besar nutrisi diserap melalui rambut akar di dekat ujung akar. Rambut akar adalah akar yang sangat halus yang memiliki luas permukaan yang besar, memungkinkan mereka untuk menyerap lebih banyak air. Mayoritas tanaman juga bermitra dengan jamur yang berbeda untuk menyerap lebih banyak nutrisi dari air di dalam tanah.


Peneliti Stanford menemukan arus listrik yang berasal dari tanaman

Insinyur Stanford telah menghasilkan arus listrik dengan memanfaatkan aktivitas elektron dalam sel alga individu. Fotosintesis membangkitkan elektron, yang kemudian dapat diubah menjadi arus listrik menggunakan elektroda emas yang dirancang khusus. Studi ini bisa menjadi langkah awal menuju listrik bebas karbon langsung dari pembangkit.

Pada awalnya yang menggetarkan, para ilmuwan Stanford telah menghubungkan sel-sel ganggang dan memanfaatkan arus listrik kecil. Mereka menemukannya di sumber produksi energi – fotosintesis, metode tanaman mengubah sinar matahari menjadi energi kimia. Ini mungkin langkah pertama menuju pembangkitan biolistrik efisiensi tinggi yang tidak mengeluarkan karbon dioksida sebagai produk sampingan, kata para peneliti.

"Kami percaya kami adalah yang pertama mengekstrak elektron dari sel tumbuhan hidup," kata WonHyoung Ryu, penulis utama makalah yang diterbitkan dalam edisi Maret Surat Nano. Ryu melakukan eksperimen saat dia menjadi rekan peneliti untuk teknik mesin Profesor Fritz Prinz.

Tim peneliti Stanford mengembangkan nanoelektroda ultra-tajam yang unik yang terbuat dari emas, yang dirancang khusus untuk memeriksa bagian dalam sel. Mereka dengan lembut mendorongnya melalui membran sel alga, yang disegel di sekitarnya, dan sel tetap hidup. Dari sel fotosintesis, elektroda mengumpulkan elektron yang telah diberi energi oleh cahaya dan para peneliti menghasilkan arus listrik kecil.

Tahap penelitian awal

"Kami masih dalam tahap penelitian ilmiah," kata Ryu. "Kami berurusan dengan sel tunggal untuk membuktikan bahwa kami dapat memanen elektron."

Tumbuhan menggunakan fotosintesis untuk mengubah energi cahaya menjadi energi kimia, yang disimpan dalam ikatan gula yang mereka gunakan untuk makanan. Prosesnya terjadi di kloroplas, pembangkit tenaga seluler yang membuat gula dan memberi warna hijau pada daun dan ganggang. Di dalam kloroplas, air dipecah menjadi oksigen, proton dan elektron. Sinar matahari menembus kloroplas dan melepaskan elektron ke tingkat energi yang tinggi, dan protein segera menangkapnya. Elektron diturunkan serangkaian protein, yang berturut-turut menangkap lebih banyak dan lebih banyak energi elektron untuk mensintesis gula sampai semua energi elektron dihabiskan.

Dalam percobaan ini, para peneliti mencegat elektron tepat setelah mereka tereksitasi oleh cahaya dan berada pada tingkat energi tertinggi. Mereka menempatkan elektroda emas di kloroplas sel alga dan menyedot elektron untuk menghasilkan arus listrik kecil.

Hasilnya, kata para peneliti, adalah produksi listrik yang tidak melepaskan karbon ke atmosfer. Satu-satunya produk sampingan fotosintesis adalah proton dan oksigen.

"Ini berpotensi menjadi salah satu sumber energi terbersih untuk pembangkit energi," kata Ryu. "Tapi pertanyaannya, apakah itu layak secara ekonomi?"

Jumlah listrik yang sangat kecil

Ryu mengatakan mereka dapat menarik dari setiap sel hanya satu picoampere, jumlah listrik yang sangat kecil sehingga mereka akan membutuhkan satu triliun sel berfotosintesis selama satu jam hanya untuk menyamai jumlah energi yang tersimpan dalam baterai AA. Selain itu, sel-sel mati setelah satu jam. Ryu mengatakan kebocoran kecil di membran di sekitar elektroda bisa membunuh sel, atau mereka mungkin sekarat karena kehilangan energi yang biasanya mereka gunakan untuk proses kehidupan mereka sendiri. Salah satu langkah selanjutnya adalah mengubah desain elektroda untuk memperpanjang umur sel, kata Ryu.

Memanen elektron dengan cara ini akan lebih efisien daripada membakar biofuel, karena kebanyakan tanaman yang dibakar untuk bahan bakar pada akhirnya hanya menyimpan sekitar 3 sampai 6 persen dari energi matahari yang tersedia, kata Ryu. Prosesnya melewati kebutuhan akan pembakaran, yang hanya memanfaatkan sebagian energi yang tersimpan di pabrik. Pemanenan elektron dalam penelitian ini sekitar 20 persen efisien. Ryu mengatakan secara teoritis bisa mencapai efisiensi 100 persen suatu hari nanti. (Sel surya fotovoltaik saat ini sekitar 20 hingga 40 persen efisien.)

Kemungkinan langkah selanjutnya adalah menggunakan tanaman dengan kloroplas yang lebih besar untuk area pengumpulan yang lebih besar, dan elektroda yang lebih besar yang dapat menangkap lebih banyak elektron. Dengan tanaman yang berumur lebih panjang dan kemampuan mengumpulkan yang lebih baik, mereka dapat meningkatkan prosesnya, kata Ryu. Ryu sekarang menjadi profesor di Universitas Yonsei di Seoul, Korea Selatan.

Pendanaan untuk penelitian ini berasal dari Proyek Iklim dan Energi Global di Universitas Stanford dan Dana Penelitian Universitas Yonsei tahun 2009.

Penulis makalah lainnya adalah Prinz, penulis senior Seoung-Jai Bai, Tibor Fabian, Rainer J. Fasching, Zubin Huang dan Joong Sun Park, semua peneliti di Rapid Prototyping Laboratory for Energy and Biology di Stanford University dan Jeffrey Moseley dan Arthur Grossman, peneliti di Departemen Biologi Tumbuhan di Institusi Carnegie dan Departemen Biologi di Stanford.


Mengapa begitu banyak jenis?

Berbagai bahan (dulu hanya logam) dapat digunakan sebagai elektroda dalam baterai. Selama bertahun-tahun, banyak kombinasi yang berbeda telah dicoba, tetapi hanya ada beberapa yang benar-benar berhasil. Tetapi mengapa menggunakan kombinasi logam yang berbeda? Jika Anda memiliki sepasang logam yang bekerja sama dengan baik sebagai elektroda, mengapa repot-repot bermain-main dengan yang lain?

Bahan yang berbeda memiliki sifat elektrokimia yang berbeda, sehingga menghasilkan hasil yang berbeda ketika Anda menggabungkannya ke dalam sel baterai. Misalnya, beberapa kombinasi akan menghasilkan tegangan tinggi, sangat cepat, tetapi kemudian turun dengan cepat, tidak dapat mempertahankan tegangan itu untuk waktu yang lama. Ini bagus jika Anda perlu menghasilkan, katakanlah, kilatan cahaya yang tiba-tiba seperti lampu kilat kamera.

Kombinasi lain hanya akan menghasilkan tetesan arus, tetapi mereka akan mempertahankan tetesan itu selama berabad-abad. Kami tidak membutuhkan arus yang besar untuk menyalakan detektor asap, misalnya, tetapi kami ingin detektor asap kami terus bekerja untuk waktu yang lama.

Alasan lain untuk menggunakan kombinasi logam yang berbeda adalah bahwa seringkali dua atau lebih sel baterai perlu ditumpuk untuk mendapatkan tegangan yang diperlukan, dan ternyata beberapa kombinasi elektroda ditumpuk bersama jauh lebih bahagia daripada kombinasi lainnya. Misalnya, baterai lithium besi fosfat (sejenis baterai lithium-ion) yang digunakan dalam mobil listrik ditumpuk bersama untuk membuat sistem tegangan tinggi (100 volt atau bahkan lebih), tetapi Anda tidak akan pernah melakukannya dengan baterai NiCad Walkman yang panas!

Kebutuhan kita yang berbeda dari waktu ke waktu telah mengarah pada pengembangan berbagai jenis baterai. Untuk membaca lebih lanjut tentang mereka, dan apa yang akan terjadi di masa depan untuk daya baterai, lihat topik Nova kami yang lain.


Tonton videonya: Bikin Tanaman Makin Ber Energi dengan Energi Drink dan Micin (Februari 2023).