美国纽约州立大学宾汉姆顿分校的研究团队近日设计出一款新型生物太阳能电池,其生物发电效率较现有同类电池提升了数百万倍。尽管该电池尚未投入商业化生产,但已获得研究界的高度评价。
传统生物太阳能电池通常采用金或铟锡氧化物薄片作为阳极,与氧电极结合,但由于缺乏空气接触,电池易损坏且效率低下。而新型电池采用浸没在细菌流体中的碳阳极,能够直接接触空气,并利用植物的自然呼吸作用,将细胞中的糖类转化为电能。这一设计使得电池即使在光照不足的条件下也能持续运转。
现有生物太阳能电池技术面临的主要瓶颈是效率极低:每平方厘米仅能产生1皮瓦(百亿分之一瓦)的电能。要驱动一个电子计算器,所需的电池面积需从宾汉姆顿铺至爱尔兰,且宽度至少20米。而宾汉姆顿大学的第一代新型电池将这一规模大幅缩减:驱动相同计算器仅需20米长、5米宽的电池板,相当于一块拖车车顶的面积。相关研究成果已发表在皇家化学学会期刊《芯片上的实验室》上。
目前,研究团队正在测试新一代装置,目标是将功率密度提升至每平方厘米1毫瓦,从而将计算器所需的电池板尺寸进一步缩小至20米长、8英寸(约0.2032米)宽。研究者表示,这距离实际应用已越来越近,但当前电池规模仍显庞大,尚未达到手动可操作的标准。
据同行评议,若该电池尺寸能缩减至现有十分之一,同时维持每平方厘米1毫瓦的功率,则足以驱动手持血液分析仪或空气检测仪等便携设备。这一突破为生物太阳能电池的实用化开辟了新路径。