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基本信息

作品名称:
薄型稳压输出微藻太阳能电池
大类:
科技发明制作B类
小类:
能源化工
简介:

薄型稳压输出微藻太阳能电池,可固定CO2并将光能转化为电能,不消耗能源物质,不增加碳排放,并可回收微藻油脂。传统微藻太阳能电池输出电压极低且欠稳定,本组通过菌种诱变,电驯化,构造、溶液体系及离子传递装置改进等措施,较明显的提高了其电压输出,最高可达1.326V,但仍不稳定。本组首次采用稳压升压电路,使其恒定输出3.3V电压,能驱动部分小型家电。与已报导相比,本电池体积小输出电压高,更具实用价值。

详细介绍:

一、电池主体部分设计原理
微藻太阳能电池是以光合微生物——微藻——作为催化剂,将底物中的化学能转化为电能的装置。经分析,太阳能MFC中主要机理:
光合作用:CO2+H2O→yCH2O+H2O
(1)阳极: H2O→2H++1/2O2+2e−
yCH2O+yH2O→yCO2+4yH++4ye−
(2)阴极
1.铁氰化钾电解质溶液微藻太阳能电池
阴极半反应如下:
Fe(CN)63-+e-=Fe(CN)64-
2.高锰酸钾电解质溶液微藻太阳能电池
阴极半反应如下:
MnO4-+4H++3e-=MnO2(s)+2H2O
我们对电池的构造、电极、电极液和离子传递介质等进行了改进。结果显示:在保持电极面积相同、电池容积相同的不变的情况下,经过改进,电池的可显著的提高电池输出,但是我们也注意到电池输出电压并不稳定,例如体积约0.5L的小型电池最高输出电压仅为1.3V且不稳定,在日常生活中用途极为有限。

二、辅助稳压升压电路系统设计原理
微生物的代谢特点决定了微藻太阳能电池与传统生物太阳能电池相同,输出电压极低且不稳定。本着高效节能和经济实用的原则,为将小型微生物太阳能实用化,本组结合电池的特性设计了升压稳压电路。其主要部件为NCP1400或NCP1402。在使用过程中,需根据微藻太阳能电池产生电压范围选择相应的升压稳压电路。
稳压升压电路设计完成之后,本组将其接入电池装置,结果显示当体积约0.5L的电池自身输出电压达到0.9V及以上时直流升压稳压系统开始工作,恒定输出3.3V大小的电压,可广泛的用于电子表、闹钟、小风扇、发光二极管等小型家电供电。
三、实验创新及成果意义:
首次与电子技术相结合,采用直流稳压升压电路系统克服生物代谢所造成的电压不稳定现象,并提高电压,相对于传统生物电池更加稳定、高效;采用薄型装置,具有简易、方便、实用的特性;成本低于太阳能硅片电池。使其应用成为可能
基于其自养特性,太阳能电池中的微藻在转化太阳能为电能的同时,完成自我繁殖,以达到可再生、扩大化、回收再利用的生产使用途径,同时符合国家低碳方向需求及节能减排理念。

获奖情况:

第十二届“挑战杯”作品 三等奖
作品在2010年我校化学工程学院进行审评;
作品在2011年5月5日在教育部科技查新工作站L24,东北师范大学科技查新咨询中心进行查新。

作品视频

作品图片