海莴苣的电 02.01.2022

Technion（以色列理工学院）的研究人员开发了一种新方法，可以以环保和有效的方式直接从海藻中产生电流。

这个想法最初是由 Technion 博士生 Yaniv Schlosberg 在海滩上游泳时想到的，由来自 Technion 大能源计划 (GTEP) 成员的三个 Technion 学院的研究人员团队以及来自以色列海法海洋与湖泊研究所 (IOLR)。）。

众所周知，化石燃料的燃烧导致温室气体和其他影响气候变化的污染物的排放，并且在这些燃料的生产、运输、加工和消费的各个阶段都会发生各种形式的环境污染。 气候危机和环境问题正在推动研究和寻找替代、清洁和可再生能源。 其中之一是在微生物燃料电池 (MFC) 和 BPEC 生物光伏电池中使用活生物体（例如细菌）作为电流源。 有些细菌具有传递电子的能力，但需要不断地喂食，其中一些是致病的。

另一种电力来源可能是光合细菌，尤其是蓝细菌（也称为蓝绿藻）。 蓝藻本身从二氧化碳、水和阳光中获取食物，在大多数情况下它们是无害的——其中一些，例如“螺旋藻”，通常被认为是“超级食物”，并且大量种植。

Noam Adir 和 Gadi Schuster 教授的研究团队已经开发出使用蓝藻发电和氢燃料的方法。 然而，蓝藻也有缺点——当没有光合作用时，它们在黑暗中产生的电流较少，并且从它们那里获得的能量比从传统太阳能电池中获得的能量要少。 因此，BPEC 技术虽然更环保，但在商业上的吸引力较小。

在他们的新工作中，Technion 和 IOLR 的研究人员试图使用一种新的光合作用来源——藻类来解决这个问题。 该研究由 Technion 化学系和 GTEP 的 Noam Adir 教授和博士生 Yaniv Schlosberg 领导。 他们与其他 Technion 研究人员合作：Tunde Toth 博士（化学系）、Gadi Shuster 教授、David Merii 博士、Nimrod Krupnik 和 Benjamin Eichenbaum（生物系）、Omer Yehezkeli 博士和 Matan Meyrovic（生物技术系和食品工程）和来自海法 IOLR 的 Alvaro Israel 博士。 许多类型的海藻在以色列的地中海沿岸自然生长——尤其是石莼（也称为海莴苣），它在 IOLR 大量种植用于研究目的。

通过开发连接藻类和 BPEC 的新方法，研究人员获得了比蓝藻强 1000 倍的电流，达到标准太阳能电池的水平。 Adir 教授指出，这种电流强度是由于藻类的高光合作用率以及利用天然海水中的藻类作为 BPEC 中的电解质的能力。 此外，海藻在黑暗中产生电流，在光照下产生约 50% 的电流 - 在黑暗中，能量来源是藻类呼吸，其中光合作用获得的糖用于营养。 与蓝细菌一样，产生电流不需要额外的化学物质。 “海莴苣”释放中间分子以将电子传送到 BPEC 电极，从而产生电流。

基于化石燃料的能源生产技术被称为“正碳”。 这意味着当燃料燃烧时，碳会释放到大气中。 太阳能电池技术被称为“碳中和”，当它们从太阳中提取能量时，并没有真正将新的碳释放到大气中。 然而，太阳能电池的生产和运输到使用地点的碳积极性要高出许多倍。 以色列理工学院开发的新生物电技术是真正的“负碳”——海藻在白天通过吸收大气中的碳并释放氧气来生长，只有在晚上它们呼吸时才会释放碳。 与此同时，海藻已经被大规模种植用于食品、化妆品和制药行业。