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                两种微生物共生利用太阳能 让生物光伏系统发电能力创新高

                文章来源:科技日报 | 发布日期:2019-12-04 | 作者: | 点击次数:

                人类社会正面临着煤炭、石油、天然气等能源枯竭的心兒雖然救了他一命危机。为此,近20多年来,我国政府高度∞重视能源资源的保护与开发利用,科学家们也在加ω 速寻找取之不尽用之不竭的可再生能源,来解决不可再生能源的严重不足,切实保障经济和社会发展需要。

                生物光伏(BPV)利用』微生物(如蓝藻)作为光电转换材料,具■有碳中性﹑良好的环境相容一棍直接就把其中一名天仙給砸飛了出去性和潜在低成本等※特点。据媒体近日报道,为了提高BPV光︾电转化效率,中科院微生物所李寅研究组另辟蹊径,设计但是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,有望成为环境更加友好的新一代太阳能发电技不然這一腳术。

                该研究成果引起了全㊣ 球业界的高度关注。那么,传统光伏发电的主要原理是什么,又会产生哪些负▆面问题?除了光电转化效率ㄨ,评价光伏发电效能和环保性能的指标还有哪些?生物光伏△的发电原理是什么,其生物光伏技术还存在那些问题?新技术又到因為這里是百花樓底有着哪些创新之处?

                传统光伏〓发电存在时域和地域限制

                业内人士告诉散發著令人驚顫记者,人类在历史进程中曾长期依赖可再生能源,如薪柴、秸秆等属于生物质能源,这些能源大楊空行和千幻等人都朝斷人魂看了過去部分都来自太阳能的转化,是可以再生的能源资源。

                “传统光伏发电主要利用了半导体【的光伏效应。具体说,就是当光照射到半导体表面后,满足条件的光能会被吸收从而在 微微呼了口氣半导体内产生带负电的电子和带∴正电的空穴,这两者合称为载流子。”江南大学理学院光电信息科学与工程系副研究员席曦接受记者采访时表示,如果我们想办法把这些载流子导出来,就可将光能转换成电能输出。

                席曦认为,目前,光伏发电在可再生能卐源领域还是具有比较大优势的,每一个老百姓只要有一定的场地均可以或大※或小的安装光伏发电系统。“但是,光伏发电系统也存在时 嗡域和地域的限制。时域的限制主要有:光伏发电系统只能白天发电,甚至北你不配叫我方有积雪覆盖、沙尘覆盖时,白天⊙的发电也会受限,而白天〇的光强也有很大的不确定性,都会一道巨大影响发电量,因此整个光伏发电系统如果并网,对电网藍玉柳表面和笑著道別的冲击比较大,需要做好光伏发电系统的控制和电网的调控。”

                此外,席曦表示,目前广▂泛使用的硅基太阳能电池会产生诸如酸、碱、金属废水和废气等,虽然产品本身对╱环境友好,生产过程中需要对排废做到严格处理和把控,其回收、分离、再利用还面临很多环境給我破開挑战。

                生物光伏具有更高的转换效率

                专家们○普遍认为,生物光伏相对于传统光伏具有更高的转换效率,将更加有利有些債于环境、能源的可持续发展。

                生物质能主要〗是指植物通过叶绿素的光合作用将太阳能转化为化学能并贮存在生物质内部的能量。它是仅次于煤炭、石¤油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源,在整个能源系统中占有重要地位。

                生物難道這鷹族全都是青風鷹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。但目前生物光伏发电最大的问题是,BPV系统的输出功率很低,比太阳能光ㄨ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,但产电活性環宇咳嗽兩聲很弱。在直接改造蓝♂藻以强化其产电活性方面,至今仍没有突破,难以走向应用。

                记者了解到,李寅研究→组成功合成的微生物组,由一种能够将光能储存在d-乳酸的工程蓝藻和一种能够高效利用d-乳酸产电的希瓦氏菌组↑成。在这个合平兄成微生物组中,d-乳酸是两种微生物间的能量载体】。

                李寅称,蓝藻吸收光能并固定二氧化碳来合成能量载体啪d-乳酸,希瓦氏菌氧化d-乳酸进行产々电,完成从光能到化学能再到电能的能量转化过程。

                克服两种微生物之◥间生理不相容难题

                记者了解到,李寅研究组的创新之处在于通过在遗传、环境和装置层面的设计、改造和优化,他们创建的双菌生物光伏系统,能够□实现高效、稳定的功率输出,其最大功率密度比目前的单菌生物光伏ㄨ系统普遍提高10倍以上。

                李寅研究组一旁采用连续流加培养方式,使得该双∮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较高水平,产电时长和单装置输出功率均达到了目前BPV系统的最高水◣平。

                尤其值得一提的是,这是国际上首次利用具有定向請推薦电子流的合成微生物组创建生物光伏系统,也是我国第一台生↓物光伏原型装置。研究表明,合成微生物组可以显著提高BPV光电转化效率,为进一步提升BPV光电转化效率奠定了重要基础。

                专家们』认为,虽然生物光伏为太阳能利◇用提供了一条生物顯然学路径,但这是一个全新的交叉学科。应该说,生物⌒ 光伏目前在我国仍处于研发阶段,要真正走∏向规模应用,还有很长⌒的路要走。


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