Schematisk skildring av förenklad mekanism för kraftgenerering av den bentiska mikrobiella bränslecellen (BMFC), utan ruta märkt '5' som motsvarar fotosyntes, och för den mikrobiella fotoelektrokemiska solmikrobiella bränslecellen (SMFC) som rapporteras här, med kartong märkt 5. Andra etiketter inkluderar:(1) biofilmkatalyserad anodreaktion; (2) biofilmkatalyserad katodreaktion; (3) fermentativ reaktion, och (4) den mikrobiella syrebarriären. Upphovsman:(U.S. Naval Research Laboratory)
U.S.Naval Research Laboratory (NRL), Centrum för biomolekylär vetenskap och teknik, har fått ett amerikanskt patent för självmontering, självreparerande, och fristående mikrobiell fotoelektrokemisk solcell som drivs helt av solljus och mikroorganismer.
En solmikrobiell bränslecell (SMFC) är ett icke-halvledarbaserat system, som använder mikroorganismer för att generera elektrisk kraft genom att fotosyntetiskt fylla på reaktanter från en förseglad mikrobiell bränslecell med solljus.
SMFC -reaktanterna (glukos och syre) regenereras internt av en grupp fotosyntetiska mikrober vars reaktanter, koldioxid (CO2) och vatten (H2O), är produkterna från den mikrobiella bränslecellen. Detta ömsesidiga beroende resulterar i många tusentals timmar långvarig elproduktion från solljus utan påfyllning av de mikrobiella bränslecellreaktanterna.
"Naturliga fotosyntetiska system, som träd och alger blommar, självreparation, en egenskap som gör dem mycket hållbara, "sa Dr Lenny Tender, forskningskemiker, Centrum för bio-/molekylär vetenskap och teknik. "Här, vi införlivar fotosyntetiska organismer med de självmonterande och självunderhållande bentiska mikrobiella bränslecellen (BMFC) för att möjliggöra hållbara landbaserade fotoelektrokemiska solceller. "
BMFC genererar elektrisk kraft genom att oxidera organiskt material (bränsle) som finns i sediment porvatten med syre (oxidant) i överliggande vatten, och består av en anod inbäddad i det marina sedimentet som är ansluten med en extern elektrisk krets till en katod placerad i överliggande vatten. Till skillnad från den öppna marinbaserade BMFC-generatorn, SMFC -apparaten kräver inte ett ändlöst flöde av reaktanter från sediment och havsvatten för att ihållande generera kraft, men istället, återvinner det organiska materialet som är förseglat i enheten för att regenerera reaktanterna.
"Mikroorganismer som skördats från havsvatten i grunda kustmiljöer, i relativt låga mängder, bli berikade när cellen förseglas på grund av ackumulering av koldioxid och utarmning av syre i det överliggande vattnet, "Tender said." Dessa organismer använder solljus för att omvandla elektrodprodukterna till glukos och syre, som kan återanvändas i elektrodreaktionerna vilket eliminerar behovet av ett konstant flöde av nytt glukos och syre. "
Anbud tillade att SMFC kombinerar energilagring med kraftleverans. Menande, när det finns gott om solljus, fotosyntes kommer att resultera i generering av bränsle och oxidant, varav några kan användas för att generera ström direkt, och resten samlades för att användas senare när det inte finns någon sol. Detta görs helst utan att det behövs kondensatorer eller batterilagringsenheter.
SMFC kan "staplas" i serie för att öka spänningen och kan driva alla enheter som för närvarande använder en konventionell fotovoltaisk strömförsörjning. Dock, arbete pågår för att förstå de begränsande faktorerna.
