中科院微生物所創(chuàng )建新生物光伏系統
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發(fā)布日期：2019-10-11
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中科院微生物所創(chuàng )建新生物光伏系統
中科院微生物所研究人員設計并創(chuàng )建了一個(gè)具有定向電子流的合成微生物組，解決了藍藻直接產(chǎn)電活性微弱的問(wèn)題，提高了生物光伏（BPV）光電轉化效率。相關(guān)成果近日在線(xiàn)發(fā)表于《自然—通訊》。
隨著(zhù)能量轉化效率的不斷提升和制造成本的不斷降低，全球太陽(yáng)能光伏裝機容量累計已超過(guò)500 GW。但部分光伏材料含有毒元素，廢棄太陽(yáng)能電池板總量大且難以回收，此外，光伏器件制造過(guò)程涉及有毒有害化學(xué)品的使用。
研究者創(chuàng )建的合成微生物組由一個(gè)能夠將光能儲存在D—乳酸的工程藍藻和一個(gè)能夠高效利用D—乳酸產(chǎn)電的希瓦氏菌組成。藍藻吸收光能并固定CO2合成能量載體D—乳酸，希瓦氏菌氧化D—乳酸進(jìn)行產(chǎn)電，由此形成一條從光子到D—乳酸再到電能的定向電子流，完成從光能到化學(xué)能再到電能的能量轉化過(guò)程。
研究人員克服了兩種微生物之間生理不相容的問(wèn)題，創(chuàng )建的雙菌生物光伏系統實(shí)現了高效穩定的功率輸出，其最大功率密度達到150 mW/m2，比目前的單菌生物光伏系統普遍提高10倍以上。采用連續流加培養方式，該雙菌生物光伏系統可穩定實(shí)現長(cháng)達40天以上的功率輸出。該研究打破了人們對生物光伏效率和壽命難以提高的固有認識，為進(jìn)一步提升BPV光電轉化效率奠定了重要基礎。