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來自海洋的電流：以色列理工學院-Technion的研究人員開發了一種新方法，可以直接從海藻中獲取電流，這種方法既環保又高效。這個想法是博士生Yaniv Shlosberg在海灘游泳時想到的，由來自Grand Technion Energy Program(GTEP)成員的三個Technion學院的研究人員組成的聯盟，以及來自以色列海洋和湖沼研究所(IOLR)的一名研究人員共同開發。
研究人員在《生物感測器和生物電子學》雜誌上發表了他們直接從大型海藻(石蓴，Ulva)中收集電流的新方法。該論文描述了來自Schulich化學學院、生物學院、生物技術和食品工程學院、GTEP和IOLR研究人員的研究結果。
化石燃料的使用導致溫室氣體和其他汙染化合物的排放。人們已經發現，這些與氣候變化有關，各種陸地現象證明了這一點，這些現象使氣候變化成為全球關注的焦點。使用這些燃料造成的汙染從遍佈全球的開採和運輸就已經開始，這些燃料將被用於發電廠和精煉廠。
這些問題是研究替代能源、清潔能源和可再生能源的動力。其中之一就是利用生物作為微生物燃料電池(MFC)的電流源。某些細菌具有將電子轉移到電化學電池從而產生電流的能力。細菌需要不斷的餵養，其中一些細菌具有致病性。
類似的技術是生物光電化學電池(BPEC)。對於MFC，電子的來源可以是光合細菌，特別是藍藻。藍藻從二氧化碳、水和陽光中製造自己的食物，在大多數情況下，它們是良性的。事實上，藍藻如螺旋藻，被認為是“超級食物”，並被大量養殖。研究小組成員Adir和Schuster此前已經開發出利用藍藻獲得電流和氫燃料的技術，發表在《自然通訊和科學》雜誌上。藍藻確實有一些缺點。藍藻在黑暗中只能產生較少的電流，因為無法進行光合作用。此外，獲得的電流仍然比從太陽能電池技術獲得的電流少，因此，儘管BPEC更環保，但其商業吸引力較低。
Noam Adir教授：“在目前的研究中，來自Technion和IOLR的研究人員決定嘗試使用一種新的光合來源——巨藻(macroalgae)來解決這個問題。”
Gadi Schuster教授：“這項研究是由Noam Adir教授和Schulich化學學院的博士生Yaniv Shlosberg領導的。他們與來自Technion的其他研究人員合作：Tunde Toth博士(Schulich化學學院)、Gadi Schuster教授、David Meiri博士、Nimrod Krupnik和Benjamin Eichenbaum博士(生物學院)、Omer Yehezkeli博士和Matan Meirovich博士(生物與食品工程學院)以及Alvaro Israel博士(IOLR)。”
以色列博士Alvaro：“許多不同種類的海藻自然生長在以色列的地中海海岸，特別是石蓴(Ulva，也稱為海萵苣)，它在IOLR應用於研究目的而大量生長。”
博士生Yaniv Shlosberg：“在開發出連線石蓴和BPEC的新方法後，獲得的電流比來自藍藻的電流大了一千倍——幾乎與從標準太陽能電池(PV)獲得的電流水平相當。Adir教授指出，這些增加的電流是由於海藻光合作用的高速率，以及使用天然海水中的海藻作為BPEC電解質——促進了BPEC中電子轉移的能力。此外，這種海藻在黑暗中提供的電流，大約是在陽光中獲得的電流的50%。暗電流的來自呼吸作用——光合作用過程中產生的糖被用作營養的內部來源。以類似於藍藻BOEC的方式，不需要額外的化學品來獲得電流。石蓴產生從細胞分泌的介導電子轉移分子，並將電子轉移到BPEC電極。”
“這張照片顯示的是Haifa以色列海洋與湖沼研究所(IOLR)的一個石蓴(Ulva)生長大桶。水池靠近海灘，新鮮海水源源不斷地流過系統。在缸內，我們引入了電化學系統。當Ulva在容器中移動時，它們與電極結合，產生電流，由外部計算機操作的恆電位器測量。”
以化石燃料為基礎的能源生產技術被稱為“正碳”。這意味著在燃料燃燒過程中，碳會被釋放到大氣中。太陽能電池技術被稱為“碳中性”，即不向大氣中釋放碳。然而，太陽能電池的生產和運輸過程仍會釋放出大量的碳排。這裡介紹的新技術則是“負碳”。白天，海藻從大氣中吸收碳，同時生長並釋放出氧氣。在白天的生長過程中，沒有碳被釋放出來。在夜間，海藻透過呼吸作用釋放正常量的碳。此外，海藻，尤其是石蓴，能夠被用於多種行業：食品(石蓴也被認為是一種超級食品)、化妝品和製藥。
第一個想到利用海藻的研究生Yaniv Shlosberg表示：“科學想法從何而來，可謂是個奇蹟。著名哲學家阿基米德在浴缸裡想出了一個絕妙的主意，於是就產生了'阿基米德定律'。有一天我去海灘的時候有了這個想法。當時我正在研究藍藻BPEC，我注意到岩石上的海藻看起來很像電線。我對自己說，既然它們也能進行光合作用，也許我們可以用它們來產生電流。從這個想法延伸開去，所有的Technion和IOLR研究人員的合作，造就了我們最近的論文。我相信我們的想法可以導致清潔能源生產的真正革命。”
這幅圖描繪了從海藻中收集電流的過程。海藻釋放出已知的分子，將電子傳輸到不鏽鋼電極(陽極)。電子轉移到第二電極(鉑陰極)，就可以將海水電解質溶液中的質子還原為氫氣。電流可以直接使用，或者生產出氫氣用作未來的清潔燃料。在黑暗中，海藻產生的電流約為在光線中獲得電流的50%，因為在沒有光合作用過程的情況下，產生的電子更少。
Technion/IOLR的研究人員建造了一個原型裝置，可以直接在Ulva生長缸中收集電流。Adir教授補充道：“透過展示我們的原型裝置，我們證明了可以從海藻中收穫大量的電流。我們相信，該技術可以進一步改進，引領未來的綠色能源技術。”
