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【環(huán)球網(wǎng)科技綜合報道】9月29日消息，中國科學(xué)院微生物研究所、天津工業(yè)生物技術(shù)研究所、青島生物能源與過程研究所合作，創(chuàng)建了小型化仿生海洋電池，在生物光伏領(lǐng)域取得新進(jìn)展。

近日，相關(guān)研究成果以“A miniaturized bionic ocean-battery mimicking the structure of marine microbial ecosystems”為題，發(fā)表在《自然-通訊》上。

該研究受到海洋微生物生態(tài)系統(tǒng)是一個天然太陽能生物轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的啟發(fā)，根據(jù)其由初級生產(chǎn)者、初級分解者和終端消費(fèi)者組成的基本特征，設(shè)計構(gòu)建了一個由初級生產(chǎn)者（藍(lán)藻）﹑初級分解者（大腸桿菌）和終端消費(fèi)者（希瓦氏菌和地桿菌）構(gòu)成的四菌微生物組，并證明四菌微生物組在系統(tǒng)內(nèi)阻﹑最大功率密度和穩(wěn)定性等方面最優(yōu)，說明保持完整三級生態(tài)結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)高效生物光電轉(zhuǎn)化。

進(jìn)一步，研究針對藍(lán)藻光合放氧與異養(yǎng)微生物厭氧產(chǎn)電之間存在的矛盾，阻斷了大腸桿菌和希瓦氏菌的好氧呼吸途徑，并開發(fā)了具有隔氧性能的導(dǎo)電水凝膠，將大腸桿菌、希瓦氏菌和地桿菌封裝起來，形成能夠隔氧且能進(jìn)行電子傳遞的人工沉積層。研究將人工沉積層與含有藍(lán)藻的水柱層組裝在一起，制造出一體化的生物太陽能電池，可直接將光能轉(zhuǎn)化為電能，并穩(wěn)定運(yùn)行1個月以上。

據(jù)介紹，該生物太陽能電池模擬了海洋電池的基本物理結(jié)構(gòu)和生態(tài)結(jié)構(gòu)，但時空尺度顯著壓縮，可以視為一個小型化的仿生海洋電池。仿生海洋電池將生物光伏效率提高到新水平，為開發(fā)高效穩(wěn)定的生物太陽能電池提供了新路徑，并進(jìn)一步展現(xiàn)了合成生態(tài)學(xué)的生物技術(shù)潛力。