苔藓也能发电 西班牙学生发明了生物太阳能电池

来源：思博网     发布时间：2016-03-31     点击量：

　　尽管光能转电能的概念十分有价值，但目前的光伏系统仍存在许多问题。举例来说，其生产、加工过程产生的有毒副产品就导致了许多长期问题。此外，其在光照不足区域（北部地区）的运作效率十分低下。但如果光伏系统以生物为介质，那么上述问题都将得到一定程度的解决。


　　生物光伏（BPV）是一项旨在将自然的光合作用应用于太阳能发电的新兴技术。相比于硅制成的太阳能电池，使用生物材料制成的太阳能电池来捕获光能更具优势，其生产成本更低，且具有自我修复、自我复制和可生物降解的功能，更加可持续。这种电池的制造过程是对环境无害的，此外，它还适用于光照直射不足的地方。

　　日前，西班牙加泰罗尼亚高级建筑学院的学生Elena Mitrofanova在其论文中提出一项以苔藓为介质的光伏发电系统，直观看来，是一组种植苔藓的立面中空模块化墙砖。


　　在光合作用过程中，植物利用光能把周边环境中的二氧化碳和水转化为有机化合物。“（苔藓）释放的有机化合物进入含有共生菌的土壤，细菌为生存对有机化合物进行分解，这一过程就产生了含有电子的副产品。”Mitrofanova说，“只需为这些微生物产生的电子提供一个电极，这些电子就能被收集且发电。”


　　其他种类的植物和藻类同样适用于该发电系统，但唯独苔藓成为该系统的首选是由于其独特的属性。众所周知，苔藓是城市区域较为常见的一种植物，道路、墙壁、屋顶和树木的缝隙都能发现它的身影。因此，该发电系统在城市区域内推行的阻力较低。此外，苔藓优于其他高等植物的原因还包括重量负荷轻、吸水率高、无肥料需求、抗旱能力强和低维护成本。


　　一个苔藓发电单位就是一个完整的生物电运行系统，由阳极生物材料（苔藓）、阳极、阴极、阴极催化剂、允许正电荷（主要是质子）从阳极生物材料向阴极转移的“盐桥”组成。阳极即水凝胶和导电碳纤维组成的无土基质，水凝胶是一种可吸收其自身重量400倍的水分的聚合物，能与苔藓湿度互补。发电系统中物质均不会破坏苔藓的代谢运动。


　　除此之外，一个苔藓发电单位面积为100×100毫米，一单位的发电量为0.35伏特。混合炭纤维和水凝胶的阳极（切得既小又薄）在的立方体中，有一层碳织物以及被苔藓掩盖的混合物。该发电系统还配有一个监测装置，内设传感器，每5秒自动检测内部环境的勒克斯（光照单位）、湿度、温度和电压等指数，并即时保存数据。


　　将苔藓电池设计成具有伸缩性的系统，可应用于城市地区是Mitrofanova的目标之一。苔藓光伏电池的组织形式有并联和串联电路两种，可安装在建筑物的外墙。


　　模块化墙砖除了扮演容器的角色，其本身还为苔藓形成了一个保护层，使其免受阳光的直接照射，形成利于其生长的湿润微气候。仅有墙砖内部的底部为防水而上釉，其他部分都是没有涂层的多孔粘土。粘土的吸水性很好，该系统可被动地接收雨水，而其中的水凝胶则可长期保存水分。


　　目前为止，该苔藓发电系统的发电量还十分有限，16个模组仅能产生3瓦特的电力。虽然发电量十分有限，但仍能为一些小型电器供能，例如电脑、手机和LED照明系统等等。Mitrofanova坚信，未来科技具有实现较低能量需求和更高效率的可能，苔藓光伏电池终有一天将成为人类的可行选择。

　　











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