火星细菌电池。免费技术图书馆新闻

火星细菌电池

06.04.2020

美国科学家已经开发出一种基于细菌和硅纳米线的生物发电机。它可以利用水和二氧化碳在火星上产生能量、氧气和有机物。

过去五年，在美国企业家埃隆·马斯克的建议下，科学家们开始认真思考殖民火星和其他可能宜居的行星。为此，我们需要解决两个主要问题：学习如何从当地资源以及氧气、水和食物中生产能源。

现在，美国宇航局的专家正计划使用紧凑型核反应堆来解决这个问题，这种反应堆有一个大手提箱那么大，可以在火星表面和无空气的外层空间运行。这种发电机的第一批工作原型可以产生大约 40 千瓦的能量和热量，专家计划在大约三年内制造出来。

杨和他的同事建议用更环保的核反应堆代替核反应堆，其中能量不是由铀 235 原子和其他不稳定元素的衰变产生的，而是由卵形孢子菌种的细菌产生的。

这些微生物有一个相对罕见但有用的特性：它们可以从环境中捕获自由电子，并利用它们分解二氧化碳分子并产生营养。因此，它们可以“连接”到太阳能电池，以同时产生电力和有机物。

在这个想法的指导下，科学家们培育出一种硅纳米线“森林”，可以吸收光并将电子发射到环境中。他们用卵形孢子菌培养物填充它，为它们选择一个不会干扰发生器并帮助细菌生长的液体栖息地。

这样的系统将大约 3,6% 的吸收能量转化为醋和类似的有机化合物，同时产生氧气。这样的效率指标明显逊于最先进的无机太阳能电池板，其效率超过20%，但同时超过了除甘蔗之外的几乎所有现有工厂。

正如科学家所希望的那样，这种生物电池的下一个版本将能够生产其他类型的有机物，而且效率也会更高。严说，这样的系统不仅将有助于殖民火星，还将成为地球轨道以外其他长期探险的生命支持系统的普遍基础。

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科学家们已经使用类似于智能手机 OLED 显示器中使用的塑料材料设计和制造了有机光伏电池。结果是光电管可以将室内光稳定有效地转换为电能。

新的太阳能电池板捕获光能，同时使用增加信道带宽的 MIMO 技术提供高速可见光通信 (VLC)。

四个由塑料类材料制成的光电池组合成一个面板，在实验过程中，它展示了以 363 Mbps 的速度提供无线光通信的能力，同时产生 11 MWh 的电力。一个由四个激光二极管组成的阵列被用作信息源，每个激光二极管都传输一个单独的信号。

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可以独立产生能量和传输数据的设备将允许您将大量小工具连接到互联网和电网。现在全球有超过 18 亿台移动设备接入全球网络，未来 10 年，随着物联网的迅猛发展，其数量将增至数百亿台。

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