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3D打印的纳米摩天大楼,帮助细菌将阳光转化为电能

2022-03-23 16:31:17

剑桥大学的研究人员使用3D打印技术创建了高层 "纳米住房"的网格,爱好阳光的细菌可以在其中快速生长。然后,研究人员能够提取细菌在光合作用中留下的废旧电子,这些废旧电子可以用来为小型电子产品供电。

 

其他研究小组已经从光合细菌中提取了能量,但剑桥大学的研究人员发现,为它们提供合适的家,可以使它们提取的能量增加一个数量级以上。这种方法对传统的可再生生物能源发电方法具有竞争力,并且已经达到了太阳能转换效率,可以超过目前许多生物燃料发电方法。

 

 

他们的成果在《自然材料》杂志上报道,为生物能源发电开辟了新的途径,并表明"生物混合"的太阳能来源可以成为零碳能源组合中的一个重要组成部分。目前的可再生技术,如硅基太阳能电池和生物燃料,在碳排放方面远远优于化石燃料,但它们也有局限性,如对采矿的依赖,回收方面的挑战,以及对耕作和土地使用的依赖,这导致生物多样性的丧失。

 

光合细菌,或蓝细菌,是地球上最丰富的生命形式。几年来,研究人员一直在尝试"重新连接"蓝细菌的光合作用机制,以便从中提取能量。就你能从光合作用系统中实际提取多少能量而言,一直存在一个瓶颈,但没有人明白这个瓶颈在哪里。现在研究人员发现,一个实质性的瓶颈实际上是在物质方面。

 

 

为了生长,蓝细菌需要大量的阳光,就像夏天的湖面。而为了提取它们通过光合作用产生的能量,这些细菌需要被连接到电极上。剑桥大学的研究小组用金属氧化物纳米颗粒3D打印了定制的电极,在蓝藻进行光合作用时,这些电极被定制为与蓝藻一起工作。这些电极被打印成高度分枝、密集的柱状结构,就像一座小城市。

 

这些电极具有出色的光处理性能,就像一个有很多窗户的高层公寓。蓝细菌需要一些它们可以附着的东西,并与它们的邻居形成一个社区。这项电极允许在大量的表面积和大量的光线之间取得平衡,就像一座玻璃摩天大楼。一旦自我组装的蓝藻在其新的"有线"家中,研究人员发现它们比目前的其他生物能源技术(如生物燃料)更有效率。与其他从光合作用中生产生物能源的方法相比,该技术将提取的能量增加了一个数量级以上。

 

 

来源: cnbeta

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