英國劍橋大學研究:最新藻類燃料電池效率提高五倍

發佈日期: 2018 年 01 月 12 日 16:47 | 作者: | 分類: 產業資訊

英國劍橋大學研究人員研發出一種新型藻類燃料電池 (algae-based fuel cell),而其效率比現行的藻類模型高出五倍。長期以來,科學家以藻類作為發電的介質,因為其能有效率地將太陽光轉換成電力。

使用綠藻發電的技術稱為生物光伏(Biophotovoltaic,BPV)又稱生物太陽能電池系,該技術是利用藻類等微生物可行光合作用的特性來進行發電。

藻類在行光合作用時,水會被分解為氫和氧,而氫會進一步被分解為正電荷和負電荷,負電荷會被輸出到細胞外以供電。到目前為止,太陽能生物電池都將充電(補光和產生電子)(charging)和供電(power delivery)兩道程序放置於單一個隔間(single compartment),因此一旦電子被分解出來就會產生電流。

而研究團隊將新型的藻類燃料電池設計為雙室 BPV 系統(two-chamber system),將生物太陽能電池的充電和供電兩項核心過程分離。化學系的 Kadi Liis Saar 解釋,充電和供電需要的環境不太一樣,像是充電需要暴露在陽光下才能有效率充電,而供電則不需要陽光,但需要有效率的將電子轉換成電流。建立雙室系統可以可以將兩道程序獨立,增加各自的效率以減少電損。

另一個和現行藻類模型不同的地方是新型藻類經過基因改造,其變種的基因可以在行光合作用時減少非生產性的電荷以減少耗損。

雙室系統和基因改造的藻類讓研究團隊研發出功率密度(power density)為每平方公尺 0.5 瓦的生物太陽能電池,效率是現行藻類太陽能電池的五倍。雖然其功率密度僅為傳統太陽能電池的十分之一,但研究人員並不因此而氣餒,因為藻類太陽能電池優點相當多。

藻類除了可以自然地生長、分化,也能在自家繁殖,成本相當低。而藻類太陽能電池的雙室系統讓其可以在白天產生電力,並將電儲存在晚上使用。

研究人員認為,這項技術非常適合用於非洲農村,他們沒有集中式電網,但有充沛太陽的地區可以行光合作用。(文/Annie Lin)

(首圖來源:劍橋大學)

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