新一代生物光伏系统

[所属分类:新闻动态] [发布时间:2019-9-25] [发布人:] [阅读次数:] [返回]

山东拓普生物工程有限公司

Shandong Tuopu Biol-Engineering Co.,Ltd

生物光伏（biophotovoltaics, BPV）为太阳能利用提供了一条生物学路径。生物光伏利用光合微生物（如蓝藻）作为光电转换材料，具有碳中性﹑良好的环境相容性和潜在低成本等特点，有望成为环境更加友好的新一代太阳能发电技术。

随着现代环境的发展，发展和利用可再生能源是人类社会实现可持续发展的必由之路。而且，太阳算是地球上比较丰富的资源，我们要利用这些能源，实现可持续发展。随着光能源的开发，各种污染也随之而来，生产光转化的仪器等涉及化学产品的使用，在发展光能的同时也不你忽视对环境的破坏。

而且，当前BPV系统的输出功率很低，比太阳能光伏低3个数量级以上。其主要原因是蓝藻等光合微生物虽然具有很高的光合效率，但产电活性很弱。在直接改造蓝藻以强化其产电活性方面，目前尚未有成功的报道。

为了提高BPV光电转化效率，李寅研究组另辟蹊径，设计并创建了一个具有定向电子流的合成微生物组，来解决蓝藻直接产电活性微弱的问题。

该合成微生物组由一个能够将光能储存在d-乳酸的工程蓝藻和一个能够高效利用d-乳酸产电的希瓦氏菌组成。在这个合成微生物组中，d-乳酸是两种微生物间的能量载体。蓝藻吸收光能并固定CO2来合成能量载体d-乳酸，希瓦氏菌氧化d-乳酸进行产电，由此形成一条从光子到d-乳酸再到电能的定向电子流，完成从光能到化学能再到电能的能量转化过程。

通过在遗传﹑环境和装置层面的设计﹑改造和优化，研究人员有效克服了两种微生物之间生理不相容的问题。由此创建的双菌生物光伏系统实现了高效﹑稳定的功率输出，其最大功率密度达到150 mW/m2，比目前的单菌生物光伏系统普遍提高10倍以上。采用连续流加培养方式，该双菌生物光伏系统可稳定实现长达40天以上的功率输出，且平均功率密度达到135 mW/m2的较高水平，在产电时长﹑单装置输出功率两方面均达到了目前BPV系统的最高水平。

这是国际上利用具有定向电子流的合成微生物组创建生物光伏的首例报道，也是我国第一台生物光伏原型装置。该研究证明了利用具有定向电子流的合成微生物组可以显著提高BPV光电转化效率，打破了人们对生物光伏效率和寿命难以提高的固有认识，为进一步提升BPV光电转化效率奠定了重要基础。