शोधकर्ताओं का कहना है कि विशालकाय क्लैम सौर ऊर्जा को अधिक कुशल बना सकते हैं

क्लैम की आयु 100 वर्ष या उससे अधिक होती है और उनके चमकीले रंग उनके शरीर में जीवित शैवाल का परिणाम हैं। दिलचस्प! ये अविश्वसनीय जीव अद्वितीय विशेषताओं से भरे हुए हैं और हाल ही में हुए एक प्रयोग से उनमें एक और विशेषता जुड़ गई है। शोधकर्ताओं ने पाया कि विशाल क्लैम सौर ऊर्जा को अधिक कुशल बना सकते हैं।

फोटोसिम्बायोटिक विशाल क्लैम में एककोशिकीय शैवाल के ऊर्ध्वाधर स्तंभ होते हैं जो सूर्य के प्रकाश को अवशोषित करते हैं। इसमें आगे की ओर बिखरी हुई प्रकाश-बिखरने वाली कोशिकाएँ होती हैं जिन्हें इरिडोसाइट्स कहा जाता है। क्लैम्स में देखी गई ज्यामिति से प्रेरित होकर, शोधकर्ताओं ने एक विश्लेषणात्मक मॉडल बनाया है। यह क्लैम्स के समान ज्यामिति वाली प्रणाली के अनुसार सिस्टम के प्रदर्शन की गणना कर सकता है।

मुख्य आकर्षण: विशालकाय क्लैम सौर ऊर्जा को अधिक कुशल बना सकते हैं प्रयोग

• तीव्र उष्णकटिबंधीय सूर्यप्रकाश में, क्वांटम दक्षता क्लैम्स की संख्या अधिकतम तक पहुंच सकती है सौर संसाधन के सापेक्ष 43%.
• क्लैम्स प्रकाश-तनुकरण रणनीति की एक निश्चित ज्यामिति का उपयोग करते हैं।
• यह संभव है कि क्लैम की सौर-ट्रांसफार्मर ज्यामिति सौर ऊर्जा रूपांतरण के लिए उपयोगी हो सकती है।
• एक सरल भौतिक मॉडल के साथ, शोधकर्ता क्लैम की विकसित ऊतक संरचना और सौर-संसाधन दक्षता के अनुकूलन के बीच संबंध को समझने की कोशिश कर रहे हैं।
• 67% प्रकाश संश्लेषक प्रकाश-उपयोग दक्षता प्राकृतिक उष्णकटिबंधीय प्रकाश के तहत सिस्टम मॉडल द्वारा प्राप्त किया गया था।

शोधकर्ताओं ने एक जटिल जैविक प्रणाली की प्रकाश संश्लेषण दक्षता का अध्ययन किया। इसमें सहजीवी विशाल क्लैम शामिल हैं जो अपने ऊतकों में एकल-कोशिका वाले शैवाल को होस्ट करते हैं। इन क्लैम के समान तर्क पर एक सौर ट्रांसफार्मर का एक सरल मॉडल तैयार किया गया था।

इस मॉडल ने प्राकृतिक उष्णकटिबंधीय प्रकाश के तहत लगभग 67% प्रकाश संश्लेषक प्रकाश-उपयोग दक्षता हासिल की। ​​यह संभव है कि शोधकर्ताओं द्वारा बताए गए अतिरिक्त तंत्रों के अनुसार जीवित क्लैम इस दक्षता को पार कर सकते हैं। इसके अनुसार, यह संभव है अक्षय ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए तीव्र प्राकृतिक सूर्यप्रकाश के साथ एक टिकाऊ बायोमास प्रणाली डिजाइन करें.

एककोशिकीय शैवाल की खेती

आधुनिक अर्थव्यवस्था भूगर्भिक समय के दौरान एकत्रित प्रकाश संश्लेषक उत्पादों पर चलती है। औद्योगिक पैमाने पर गैर-जीवाश्म तरल ईंधन और रासायनिक फीडस्टॉक की बड़ी मात्रा एकत्र करने के लिए, एककोशिकीय शैवाल की खेती की जाती है।

कुशल सौर रूपांतरण के लिए लागू

आम तौर पर, जैविक प्रकाश संश्लेषण की दक्षता फ्लक्स घटने के साथ बढ़ती है। यह संभव है कि क्लैम की सौर-ट्रांसफार्मर ज्यामिति सौर ऊर्जा रूपांतरण के लिए उपयोगी हो सकती है।

वास्तविक दुनिया में क्लैम्स की रोशनी और अनुप्रयोग

आंतरिक कृत्रिम रोशनी से प्रति-सेल और सिस्टम उत्पादकता में वृद्धि हो सकती है। हालांकि, ऊर्जा स्रोत के रूप में परिवेशी सूर्य के प्रकाश का उपयोग करने की तुलना में इनसे बिजली का बिल अधिक आता है।

प्रयोग के बारे में

यह प्रदर्शन भी पुनःविश्लेषण पर आधारित है प्रयोगात्मक डेटा 1985 के एक शोधपत्र से। यह यह प्रदर्शित करने में मदद करता है कि बड़े क्लैम प्रकाश संश्लेषण के प्रारंभिक ऑक्सीजन-विकास चरण में लगभग सही दरों पर प्रकाश संश्लेषण करते हैं।

इन क्लैम्स द्वारा प्राप्त अभूतपूर्व दक्षता को समझाने के लिए, प्रकाश प्रकीर्णन और फोटो रूपांतरण का एक सरल भौतिक मॉडल विकसित किया गया।

प्रयोग का उद्देश्य

शोधकर्ता चाहते हैं सौर-ट्रांसफार्मर डिजाइन में प्रकाश संश्लेषण के लिए बड़े पैमाने पर संसाधन-स्तर की दक्षताओं की व्यावहारिकता को समझनाइस प्रकार, उन्होंने इसके लिए एक सरल रूपरेखा विकसित की है। यह पता लगाने के लिए कि परिवेशी सूर्य के प्रकाश के तहत शैवाल की खेती के लिए प्रकाश-कुशल क्षेत्र-फैलाने वाली प्रणाली कैसे हो सकती है। इसके लिए, विशाल क्लैम (जीनस त्रिदाकना) माने जाते थे।

प्रयोग: क्लैम्स किस प्रकार नवीकरणीय दक्षता में सुधार कर सकते हैं

क्लैम प्रणाली को एक ऊर्ध्वाधर उन्मुख सिलेंडर के रूप में प्रस्तुत किया गया था।

• आंतरिक ऊर्ध्वाधर दीवार के साथ, क्षितिज की वृत्ताकार शीर्ष सतह पर पड़ने वाला प्रकाश समान रूप से पुनर्वितरित हो गया।
• प्रकाश संश्लेषण-विकिरण व्यवहार करने के लिए, एक विशाल क्लैम से शैवाल के पृथक तनु निलंबन का उपयोग सिलेंडर की दीवारों पर किया गया।
• यह सेटअप एक दिन में प्रति क्षेत्र O2 विकास की दर के पैरामीटर का उपयोग करके संसाधन दक्षता का पता लगाने में मदद करता है।

प्रदर्शन का मूल्यांकन सरल मॉडल का

इसके लिए, बेलनाकार प्रणाली के प्रदर्शन की तुलना एक अन्य प्रणाली से की गई, जो आकार में समान थी और शैवाल कोशिकाओं की संख्या भी समान थी। एकमात्र अंतर पूरे आयतन में शैवाल की व्यवस्था का था।

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बहुविध प्रकीर्णन के प्रभाव क्लैम्स द्वारा प्रयुक्त परिघटना

इसका पता लगाने के लिए, सरल विश्लेषणात्मक मॉडल की तुलना यथार्थवादी मॉडल के प्रकाश-प्रकीर्णन संख्यात्मक मॉडल से की गई। उस मॉडल में असतत यथार्थवादी कोशिका स्थितियाँ और ज्यामिति प्रणाली थी जो क्लैम प्रणाली के बहुत समान थी।

खोजे गए अंक: विशाल क्लैम के साथ बेहतर ऊर्जा दक्षता

70% क्वांटम दक्षता प्राप्त करने के लिए, एक सरल-सिलेंडर प्रणाली की ज्यामिति को प्रकाश की तीव्रता के साथ मॉड्यूलेट किया जा सकता हैयह मेंटल ऊतक के मुद्रास्फीति और अपस्फीति चक्रों के माध्यम से किया जा सकता है। जो प्रकाश की तीव्रता के साथ प्रभावी सिलेंडर त्रिज्या के विस्तार और संकुचन का कारण बनेगा। इस प्रकार, सिस्टम प्रभावी रूप से सौर ऊर्जा का संचयन कर सकता है।

विशाल क्लैम के बारे में

वे कर रहे हैं सहजीवी एककोशिकीय शैवाल डाइनोफ्लैजेलेट जीनस से Symbiodinium। यहाँ, मेंटल ऊतक में रहने वाले शैवाल प्रकाश संश्लेषण करते हैं, जिससे मेज़बान को ऊर्जा मिलती है। आपूर्ति की गई ऊर्जा छोटे कार्बनिक अणुओं के रूप में होती है। अपने बड़े फ़िल्टर-फ़ीडिंग उपकरण के साथ, विशाल क्लैम सिस्टम को नाइट्रोजन और अन्य पोषक तत्व प्रदान करते हैं।

विशाल क्लैम (एककोशिकीय शैवाल) के गुण

• वे तरल संवर्धन में उच्च घनत्व पर विकसित हो सकते हैं।
• कई प्रजातियां प्रकाश-संश्लेषित कार्बन का अधिकांश भाग जटिल बाह्यकोशिकीय पॉलिमरों के बजाय अंतःकोशिकीय तेल की बूंदों में आसानी से जमा कर देती हैं।
• उनकी कार्यकुशलता प्रकाश की तीव्रता पर बहुत हद तक निर्भर करती है। कई सेल बहुत ज़्यादा प्रकाश घनत्व का अनुभव करते हैं, जिससे वे कुशल नहीं हो पाते। जबकि उनमें से कई बहुत कम प्रकाश तीव्रता का अनुभव करते हैं, जिससे वे अत्यधिक उत्पादक नहीं हो पाते।
• वे हिंद-प्रशांत महासागर में उथले प्रवाल भित्तियों के वातावरण में रहते हैं।
• वे स्वतंत्र रूप से अंडे देते हैं, तथा उनके लार्वा जल स्तंभ में विकसित होते हैं तथा फाइटोप्लांकटन पर भोजन करते हैं।
• वे शैवाल कोशिकाओं को निगलने के बाद अपने मेंटल ऊतकों में प्रकाश संश्लेषक शैवाल के साथ छोटे क्लैम में विकसित होते हैं।
• जैसे-जैसे वे बढ़ते हैं, एककोशिकीय शैवाल गुणा करते हैं और ऊर्ध्वाधर स्तम्भाकार संरचनाओं की एक श्रृंखला में विकसित होते हैं।
• इन शैवाल स्तंभों का व्यास लगभग 100µm तथा दूरी 150µm है।

क्लैम्स कैसे रोशन करते हैं?

• शैवाल क्लैम ऊतक के नीचे और उनके मेंटल ऊतकों तथा सतही इरीडोसाइट्स के आसपास दिखाई देते हैं, तथा गहरे काले रंग के दिखाई देते हैं।
• ये आगे की ओर बिखरने वाले इरीडोसाइट्स मजबूत दिशात्मक पार्श्व रोशनी के तहत पारदर्शी हो जाते हैं।
• इसके बाद यह स्तंभाकार सरणियों में घनी रूप से पैक सूक्ष्म शैवाल को प्रकट करता है।
• यह सरणी मेंटल ऊतकों के भीतर दिखाई देती है, जिसके कारण ऊपरी रोशनी में संतृप्त काले मेंटल ऊतक का आभास होता है।

प्रायोगिक मॉडल में देखा गया क्लैम का दृष्टिकोण

मेंटल ऊतक का फूलना और सिकुड़ना क्लैम के व्यवहार का एक प्रमुख हिस्सा है, जो कि ज्यादातर गड़बड़ी के प्रति झिझकने वाली प्रतिक्रिया के रूप में देखा जाता है।

• उच्च प्रकाश में, मेंटल को अपेक्षाकृत कम किया जाना चाहिए। स्तंभों के बीच रेडियल स्पेसिंग इससे प्रभावित होगी और यह प्रकाश कमजोर करने वाले कारक को बढ़ाएगा और पैरामीटर को कम करेगा।
• मंद/कम रोशनी मेंप्रभावी रेडियल कॉलम स्पेसिंग को बढ़ाने के लिए, मेंटल को फुलाया जाना चाहिए। इससे प्रकाश का कमजोर पड़ना कम हो जाता है और पैरामीटर बढ़ जाता है।

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निष्कर्ष

RSI संख्यात्मक मॉडल ने बहु प्रकीर्णन की घटना को सटीक रूप से पकड़ लिया बेतरतीब ढंग से व्यवस्थित शैवाल वाले स्तंभों में। यह सरल विश्लेषणात्मक मॉडल के लिए दक्षता के तुलनीय स्तर को प्रदर्शित करता है। यह दर्शाता है कि पी.वी. की दक्षता बढ़ाने का एक संभावित समाधान है सिस्टम, लेकिन शोधकर्ताओं को एक लंबा रास्ता तय करना पड़ता है।

मॉडल प्रणाली द्वारा प्रस्तुत सभी गुण स्वीकार्य हैं आगे की इंजीनियरिंग और मॉडलिंग के लिए। एक बड़ी प्रणाली के ईंधन की प्रति वर्ष 60 000 लीटर प्रति हेक्टेयर की उत्पादकता को पार किया जा सकता है यदि इसके भौतिक सिद्धांत विशाल क्लैम के समान हैं।

इस प्रकार, शोधकर्ताओं ने निष्कर्ष निकाला है कि विशाल क्लैम सौर ऊर्जा को अधिक कुशल बना सकते हैं, और प्रयोगात्मक मॉडल को एक उपयोगी उपकरण माना जाता है। यह कुशल प्रकाश संश्लेषक बायोमास खेती के लिए भविष्य की योजनाओं को डिजाइन करने में मदद कर सकता है। संभवतः यह शैवाल जैव ईंधन के उत्पादन के लिए लागू होगा। साथ ही, यह किसी भी जैविक पीवी या मनमाने प्रकाश संश्लेषक प्रणाली के लिए टिकाऊ बायोमास कटाई के लिए भूमि उपयोग को कम कर सकता है।

स्रोत: विशाल क्लैम से प्रेरित प्रकाश संश्लेषण की इष्टतम प्रकाश-उपयोग दक्षता के लिए सरल तंत्र