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3D打印的納米摩天大樓幫助細(xì)菌將陽光轉(zhuǎn)化為電能 

2022-03-12 08:13
劍橋大學(xué)的研究人員使用3D打印技術(shù)創(chuàng)建了高層 "納米住房"的網(wǎng)格,愛好陽光的細(xì)菌可以在其中快速生長(zhǎng)。然后,研究人員能夠提取細(xì)菌在光合作用中留下的廢舊電子,這些廢舊電子可以用來為小型電子產(chǎn)品供電。

其他研究小組已經(jīng)從光合細(xì)菌中提取了能量,但劍橋大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn),為它們提供合適的家,可以使它們提取的能量增加一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。這種方法對(duì)傳統(tǒng)的可再生生物能源發(fā)電方法具有競(jìng)爭(zhēng)力,并且已經(jīng)達(dá)到了太陽能轉(zhuǎn)換效率,可以超過目前許多生物燃料發(fā)電方法。

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他們的成果在《自然材料》雜志上報(bào)道,為生物能源發(fā)電開辟了新的途徑,并表明"生物混合"的太陽能來源可以成為零碳能源組合中的一個(gè)重要組成部分。目前的可再生技術(shù),如硅基太陽能電池和生物燃料,在碳排放方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于化石燃料,但它們也有局限性,如對(duì)采礦的依賴,回收方面的挑戰(zhàn),以及對(duì)耕作和土地使用的依賴,這導(dǎo)致生物多樣性的喪失。

光合細(xì)菌,或藍(lán)細(xì)菌,是地球上最豐富的生命形式。幾年來,研究人員一直在嘗試"重新連接"藍(lán)細(xì)菌的光合作用機(jī)制,以便從中提取能量。就你能從光合作用系統(tǒng)中實(shí)際提取多少能量而言,一直存在一個(gè)瓶頸,但沒有人明白這個(gè)瓶頸在哪里?,F(xiàn)在研究人員發(fā)現(xiàn),一個(gè)實(shí)質(zhì)性的瓶頸實(shí)際上是在物質(zhì)方面。
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為了生長(zhǎng),藍(lán)細(xì)菌需要大量的陽光,就像夏天的湖面。而為了提取它們通過光合作用產(chǎn)生的能量,這些細(xì)菌需要被連接到電極上。劍橋大學(xué)的研究小組用金屬氧化物納米顆粒3D打印了定制的電極,在藍(lán)藻進(jìn)行光合作用時(shí),這些電極被定制為與藍(lán)藻一起工作。這些電極被打印成高度分枝、密集的柱狀結(jié)構(gòu),就像一座小城市。

這些電極具有出色的光處理性能,就像一個(gè)有很多窗戶的高層公寓。藍(lán)細(xì)菌需要一些它們可以附著的東西,并與它們的鄰居形成一個(gè)社區(qū)。這項(xiàng)電極允許在大量的表面積和大量的光線之間取得平衡,就像一座玻璃摩天大樓。一旦自我組裝的藍(lán)藻在其新的"有線"家中,研究人員發(fā)現(xiàn)它們比目前的其他生物能源技術(shù)(如生物燃料)更有效率。與其他從光合作用中生產(chǎn)生物能源的方法相比,該技術(shù)將提取的能量增加了一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。
來源: cnbeta
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