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科学家开发出新颖的生物光伏系统

发布时间：2022-06-25 02:50:02编辑：来源：

中国科学院微生物研究所的研究人员报告了一种新型的生物光伏(BPV)系统，该系统基于具有受限电子流的合成微生物联合体。根据《自然通讯》最近的一篇文章，该BPV系统可以稳定运行40天以上，树立了新的BPV长寿里程碑。

BPV是一种新兴技术，它利用生物光合材料(主要是活的光合微生物)将太阳能转化为电能。考虑到PV材料的毒性和难以回收的特性，BPV比基于半导体的光伏(PV)更环保，并且可能更具成本效益。

但是，迄今为止报道的BPV系统的功率密度很低，因为光合微生物将电子转移到细胞外的能力很弱。为了解决这个问题，研究人员创建了两个物种的微生物联盟。

该微生物联盟由光合作用的蓝细菌和外生电细菌希瓦氏菌组成，后者固有地具有很强的外生电活性。选择D-乳酸作为能量载体，负责蓝细菌和希瓦氏菌之间的定向能量转移(图1)。

在这个微生物联合体中，蓝细菌捕获太阳能并固定CO2以合成D-乳酸，而希瓦氏菌通过氧化D-乳酸来发电，从而产生了从光子到D-乳酸再到电的约束电子流。

通过遗传操作以及生长培养基和设备的操作，两种截然不同的微生物能够有效地协同工作。该BPV系统在时间间隔设置中产生的功率密度为150mW·m-2，比具有常规配置的无介体的BPV装置大大约一个数量级。

研究人员进一步证明，该BPV系统在中等补给的时空分离装置中可以以135mW·m-2的平均功率密度稳定运行40天以上。这代表了迄今为止所报告的任何BPV系统中每个设备的最大寿命和最大功率输出。

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