最近,美国宾汉姆顿大学和纽约州立大学的研究人员设计出一种微型生物太阳能电池。比起现有的同类电池,它具有更高的功率密度,更长的运行时间。
Seokheun Choi 称, 对于资源受限和偏远地区运行的单机、独立、自我维持的定点照护医疗诊断设备来说,这种能自己产生能量的微流控芯片实验室系统显得尤为关键。对于那些应用来说,小型化的生物太阳能电池(micro-BSCs)将是最合适的电源,因为这项技术类似于地球的自然生态系统。
Choi 表示:“小型化的生物太阳能电池通过微生物昼夜循环的光合作用和呼吸作用,提供可自我维持的可再生清洁能源。然而,这项技术尚未转化为实际应用,因为其功率相对较低且生命周期相对较短。”
Choi 和博士研究生 Lin Liu 设计出一种小型化的微流控生物太阳能电池,它具有较高的电功率和长期运行能力,将为芯片实验室应用提供实际且可持续的电力供应。
Choi 的团队为他们的太阳能电池设计了新的结构,而且打造出一种新的生物太阳能电池系统,它输出电流的密度已经超过目前所有的micro-BSC系统,最大输出能够达到43.8微瓦/平方厘米 ,更值得注意的是它在白天的输出为18.6微瓦/平方厘米 ,夜间的输出为11.3微瓦/平方厘米 ,而且能够连续工作 20天左右。
这种生物太阳能电池使用的是一种藻青菌,这是一种已经在地球上存活了25亿年的单细胞植物。这种生物生活在淡水中,它能够在白天通过光合作用产生能量,夜间则通过生物酶存储的葡萄糖降解产生能量。这种藻青菌趋向于长成生物膜,它们能够自发组织成为群体,这种生物膜有时候是非常令人讨厌的。
Choi的团队在碳纤维布料上培育这种生物膜,布料上涂抹的导电材料能够作为太阳能电池的阳极。Choi和他的学生使用了一种透气而且透明的硅橡胶膜作为电池的外衣。他们打造的这款生物太阳能电池只有90微升,而且不需要添加任何额外的燃料。
在现有的微型生物太阳能电池中,这种微型太阳能电池可产出最高的功率密度以及最长的运行时间。
Choi 表示:“该设备促进了生物光能转化技术突破概念研究的限制,而且对于在资源受限和偏远地区独立运行、自我可持续的定点照护诊断设备来说,它促进了这项技术朝着实际、可持续的电源应用方向迈进。”