NRL udstedt patent for solar mikrobiel brændselscelle

U.S. Naval Research Laboratory (NRL), Center for Biomolekylær Videnskab og Teknik, har modtaget et amerikansk patent på en selvsamlende, selvreparerende, og selvstændig mikrobiel fotoelektrokemisk solcelle drevet udelukkende af sollys og mikroorganismer.

En solar mikrobiel brændselscelle (SMFC) er et ikke-halvlederbaseret system, som anvender mikroorganismer til at generere elektrisk strøm ved fotosyntetisk genopfyldning af reaktanter fra en forseglet mikrobiel brændselscelle ved hjælp af sollys.

SMFC-reaktanterne (glukose og oxygen) regenereres internt af en gruppe fotosyntetiske mikrober, hvis reaktanter, kuldioxid (CO2) og vand (H2O), er produkter af den mikrobielle brændselscelle. Denne gensidige afhængighed resulterer i mange tusinde timers langvarig elproduktion fra sollys uden genopfyldning af de mikrobielle brændselscellereaktanter.

"Naturlige fotosyntetiske systemer, træer og algeopblomstringer, selvreparation, en egenskab, der gør dem meget holdbare, " sagde Dr. Lenny Tender, forskningskemiker, Center for Bio/Molekylær Videnskab og Teknik. "Her, vi inkorporerer fotosyntetiske organismer med den selvsamlende og selvvedligeholdende bentiske mikrobielle brændselscelle (BMFC) for at muliggøre holdbare landbaserede fotoelektrokemiske solceller."

BMFC genererer elektrisk strøm ved at oxidere organisk stof (brændstof), der findes i sedimentporevand, med oxygen (oxidant) i overliggende vand, og består af en anode indlejret i det marine sediment forbundet med et eksternt elektrisk kredsløb til en katode placeret i overliggende vand. I modsætning til den åbne marinebaserede BMFC-generator, SMFC-apparatet kræver ikke en endeløs strøm af reaktanter fra sediment og havvand for vedvarende at generere strøm, men i stedet, genbruger det organiske materiale, der er forseglet i enheden, for at regenerere reaktanterne.

"Mikroorganismer høstet fra havvand i lavvandede kystmiljøer, i relativt lav mængde, blive beriget, når cellen er forseglet på grund af ophobning af kuldioxid og iltmangel i det overliggende vand, Tender sagde. "Disse organismer bruger sollys til at omdanne elektrodeprodukterne til glucose og oxygen, som kan genbruges i elektrodereaktionerne, hvilket eliminerer behovet for en konstant strøm af ny glukose og ilt."

Udbud tilføjede, at SMFC kombinerer energilagring med strømforsyning. Betyder, når der er rigeligt sollys, fotosyntese vil resultere i dannelse af brændstof og oxidant, hvoraf nogle kan bruges til at generere strøm med det samme, og resten akkumulerede til at blive brugt senere, når der ikke er nogen sol. Dette gøres ideelt uden behov for kondensator eller batterilagringsenheder.

SMFC kan 'stables' i serie for at øge spændingen og kan forsyne enhver enhed, der i øjeblikket bruger en konventionel fotovoltaisk strømforsyning. Imidlertid, der arbejdes på at forstå de begrænsende faktorer.