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研究发现将工程电活性微生物和电化学结合可储存大量电能

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-06-02  浏览次数: 783
核心提示:可持续能源系统的一个大问题是如何储存风能、太阳能和海浪产生的电能。目前,还没有一项现有技术能够以较低的价格和环境成本为可
  可持续能源系统的一个大问题是如何储存风能、太阳能和海浪产生的电能。目前,还没有一项现有技术能够以较低的价格和环境成本为可持续能源提供大规模的储存和能源回收【电气开关】。

工程电活性微生物可能是解决方案的一部分;这些微生物能够从太阳能或风能中借电子,并利用能量将二氧化碳分子与空气分离。然后,微生物可以利用碳原子制造生物燃料,例如异丁醇或丙醇,这些燃料可以在发电机中燃烧或添加到汽油中。

 

康奈尔大学生物与环境工程助理教授Buz Barstow说:“我们认为生物学在创造可持续能源基础设施方面发挥着重要作用。”有些角色将是辅助角色,有些角色将是主要角色,我们正在努力寻找生物学可以发挥作用的所有地方。电气开关

Barstow是《工程生物系统的电能储存》的资深作者,改论文发表在《生物工程杂志》上。

 

添加电子工程(合成或非生物)元素可以使这种方法比微生物更高效。但同时,选择过多也会产生太多的工程选择。该研究提供了根据需要确定最佳设计的信息电气开关

 

Barstow实验室的研究生、论文的第一作者Farshid Salimijazi说:“我们正在提出一种新的方法,将生物和非生物电化学工程结合起来,创造一种新的能量存储方法。”

自然光合作用已经提供了一个例子,可以大规模储存太阳能,并在一个封闭的碳循环中将其转化为生物燃料。它在一年内捕获的太阳能大约是所有文明同时使用的太阳能的六倍。但是,光合作用在获取阳光方面效率很低,吸收的光合细胞能量不足1%。

电活性微生物让我们用光伏技术取代生物采光。这些微生物可以吸收电进入新陈代谢,并利用这种能量将二氧化碳转化为生物燃料。这一方法显示出了以更高的效率生产生物燃料的前景电气开关

 

电活性微生物也允许使用其他类型的可再生电力,而不仅仅是太阳能,来驱动这些转换。此外,一些工程微生物可能会产生生物塑料,但可以被掩埋,从而去除空气中的二氧化碳(温室气体)并将其隔离在地下。通过将生物塑料或生物燃料转化回电能,细菌可以被设计来逆转这一过程。这些相互作用都可以在室温和压力下发生,这对效率很重要。

 

作者指出,利用电固定碳的非生物方法(将二氧化碳中的碳同化为有机化合物,如生物燃料)已经开始匹配甚至超过微生物的能力。然而,电化学技术并不擅长制造生物燃料和聚合物所需的复杂分子。工程电活性微生物则可以被设计成将这些简单分子转化为更复杂的分子电气开关

 

工程微生物和电化学系统的结合可以大大超过光合作用的效率。基于这些原因,结合这两个系统的设计为储能提供了最有前景的解决方案,作者说。

 

Salimijazi 说:“根据我们所做的计算,我们认为这是绝对可能的。”

 

本文包括固定碳的生物和电化学设计的性能数据电气开关。Barstow说,目前的研究是“第一次有人在一个地方收集了所有你需要的数据,以便对所有这些不同碳固定方式的效率进行同类的比较”。

 

未来,研究人员计划使用他们收集的数据来测试电化学和生物成分的所有可能组合,并从众多选择中找到最佳组合。

 

这项研究得到了康奈尔大学和巴勒斯威康基金会的支持电气开关

 
 
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