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Nano Energy|周顺桂教授团队在生物膜水伏发电技术研究中取得进展


发布者:张伟    发布时间:2021-08-08    浏览次数:110

 


     近日,我校资源与环境学院周顺桂教授团队在生物膜水伏发电技术研究中取得进展。

湿气发电(Hygroelectric technology)是水伏技术中发展最快、潜力最大的一种水电捕获技术,它利用环境大气中几乎无穷无尽的、零污染的水蒸气资源为能源,直接将空气中水汽分子蕴含的能量转化为电能。据报道,湿气发电机的最大功率密度可达瓦级/平方米、开路电压最高可达1.5伏。然而,当前湿气发电技术存在两大主要制约因素:(1)吸湿材料昂贵,器件构筑复杂。目前,HEG吸湿材料昂贵,主要为石墨烯、碳纳米颗粒、金属氧化物纳米颗粒、聚电解质等,并且器件制作与组装过程复杂;(2)器件不能实现持续电能输出。当前,这些基于纳米碳材料的HEG装置,只能产生瞬时的湿气响应电压或电流(通常≤50秒)。

2020年,美国麻省大学的Yao J团队在《Nature》上首次报道,利用细菌蛋白纳米线(Protein nanowires)作为吸湿材料,与金电极组装置制备出的HEG,表现出良好的、可持续的湿气发电性能,但仍存在较大缺陷:(1)硫还原地杆菌(G. sulfurreducens)中蛋白纳米导线的提取过程复杂、耗时、且产率极低;(2)金电极昂贵、器件组装过程复杂。这些不足极大地限制了其应用前景。周顺桂研究团队提出了一种全细胞的生物膜湿气发电技术,有效克服上述技术缺陷,并首次揭示了微生物膜的水伏效应,研制了基于ITO导电玻璃和细菌全细胞的三明治结构的生物膜湿气发电机,为可持续湿气发电技术提供了一种新的范式。

             生物膜湿气发电机的产电机制


该研究成果目前以A facile and sustainable hygroelectric generator using whole-cell Geobacter sulfurreducens为题,发表在国际顶级期刊《Nano Energy》,福建农林大学为通讯单位,福建农林大学博士生任国平为第一作者,周顺桂教授和胡启昌老师为共同通讯作者。该研究得到了国家杰出青年科学基金(41925028)、国家自然科学基金(41977281)、福建农林大学科技创新专项基金(CXZX2020101A)和福建农林大学优秀博士学位论文资助基金(YB2020011)的资助。



周顺桂课题组图文  

科研院 李文  资源与环境学院 修新田审核



 
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