【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物质能源，更具体地，本专利技术涉及一种基于活藻的光增效水伏发电机。
技术介绍
1、当前能源短缺和环境污染日益严峻，探索绿色可再生能源迫在眉睫。湿气发电机(hygroelectricity generator，heg)可直接利用环境湿气产生电能，受到研究者的广泛关注，是水伏技术中发展最快、潜力最大的发电技术之一。heg经过多年改进，功率密度已从最初的pw/cm2级别提升至目前的μw/cm2级别。然而，单一的能量来源使得heg的输出效率受限。研究表明，多能源耦合发电是提高发电机输出性能最直接、最有效的方法之一，因此，设计能够捕获多种能源的heg对提高输出功率至关重要。
2、自然界中广泛存在协同吸收环境中多种能源的现象。例如，植物通过光合作用可同时捕获水分和太阳能。受此启发，水伏-光伏耦合发电机(hydrovoltaic-photovoltaicelectricity generators，hpegs)有望实现多种能量协同转换，从而显著提高发电效率。许多学者在heg原有的吸湿材料中添加光敏材料以构建复合功能材料，达到同时吸收水分与太阳能的目的。例如，有研究将聚苯乙烯磺酸(pssa)与玫瑰色素(r)结合后制备pssa-rhpeg，具有耦合吸收水分和太阳能的能力，显著提升了发电机的输出性能。还有研究者利用硫还原地杆菌(geobactersulfurreducens，g.s)生物膜与不同的光敏材料自装构建生物杂化体的hpeg，实现了新的性能突破。然而，上述的hpeg都依赖于复杂的自组装过程，使得成本提高，限制了发
技术实现思路
1、为了克服现有技术存在发电机输出效率以及发电材料的问题，本专利技术的目的之一在于提供一种基于活藻的光增效水伏发电机，本专利技术的目的之二在于提供这种活藻的光增效水伏发电机的制备方法，本专利技术的目的之三在于提供这种基于活藻的光增效水伏发电机的应用。
2、本专利技术的第一个方面，提供了一种基于活藻的光增效水伏发电机，包括顶部电极、活藻生物膜和底部电极，活藻生物膜的上表面与顶部电极贴合连接，活藻生物膜的下表面与底部电极贴合连接。
3、在本专利技术的一些实施方式中，活藻生物膜中的微生物为蓝藻。
4、在本专利技术的一些实施方式中，活藻生物膜的面积为1.75cm2，活藻生物膜的厚度为14μm。
5、在本专利技术的一些实施方式中，顶部电极为具有网状结构的电极。
6、在本专利技术的一些实施方式中，顶部电极的目数为100-200目。
7、在本专利技术的一些实施方式中，顶部电极为不锈钢电极，顶部电极的面积为2cm2。
8、在本专利技术的一些实施方式中，底部电极为ito导电玻璃，底部电极的内阻＜10ω/cm2，底部电极的面积为2cm2。
9、本专利技术的第二个方面，提供了一种基于活藻的光增效水伏发电机的制备方法，包括以下步骤：
10、在底部电极的上表面涂覆蓝藻菌液，放置于培养液体中，使蓝藻进行原位生长，在蓝藻生长成熟后，将生长有蓝藻的底部电极取出，对其进行过夜干燥，使底部电极上形成活藻生物膜，在活藻生物膜上覆盖顶部电极，顶部电极与活藻生物膜的上表面贴合，得到一种基于活藻的光增效水伏发电机。
11、在本专利技术的一些实施方式中，利用蓝藻在ito玻璃上进行原位生长，蓝藻达到生长成熟状态后，在20-40℃下进行过夜干燥，在ito玻璃上形成活藻生物膜。
12、本专利技术的第三个方面，提供了一种基于活藻的光增效水伏发电机在发电中的应用。
13、本专利技术的有益效果：(1)本专利技术采用的活藻生物膜表面整体形貌好，在空气干燥的情况下不易发生皲裂，易于储存，愈合效果好；在高湿度90％情况下，本专利技术的水伏发电机输出性能优异；面积为1.75cm2的活藻生物膜产生约0.57μa的短路电流和0.52v的开路电压并保持稳定，并具有对电容器充电以及为小型计算器供电的能力。本专利技术的基于活藻的光增效水伏发电机具有良好的发电性能和稳定性，为实际应用中给各种电子设备供能提供良好基础，适应多种应用场景；
14、(2)本专利技术采用的蓝藻含有大量的含氧基团和光生电子，将该活藻生物膜放置于湿气环境中，含氧基团吸附水分子并释放带电离子。连接外电路后，由于带电离子在生物膜一端聚集导致在生物膜垂直于底部电极的方向上产生浓度梯度，在浓度梯度的作业下，电荷的转移产生了水伏电场(eh)。而光系统ⅱ(psii)中的p680吸收光能被激发为p680*，并利用水的氧化释放出电子。释放的电子沿着通过一系列电子载体传递至psi进行电子补充。位于光系统i(psi)的p700吸收光能被激发为p700*，释放电子，这些电子最终会传递给铁氧还蛋白(fd)和nadp+，最终形成nadph。光生电子的定向移动导致光伏电流产生，进而生成光伏电场(ep)，eh和ep两个电场叠加，构成总电场(etotal＝eh+ep)。上述是本专利技术的发电机利用湿气发电及光增益的原理，然后湿气发电以及光增益两者电场的叠加使本专利技术在湿气-光照耦合条件下的电输出性能比单湿气或者单光照条件光照下的电输出性能更好；
15、(3)本专利技术的一种基于活藻的光增效水伏发电机无需经过复杂的自组装过程，凭借活藻生物膜内部丰富的叶绿素和吸水细胞，自发捕获环境中的水分和太阳能，实现了持续自主发电，可作为发电机在能源供应领域拥有广泛的应用前景并推动可持续能源技术的发展。
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1.一种基于活藻的光增效水伏发电机，其特征在于，包括顶部电极、活藻生物膜和底部电极，所述活藻生物膜的上表面与所述顶部电极贴合连接，所述活藻生物膜的下表面与所述底部电极贴合连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于活藻的光增效水伏发电机，其特征在于，所述活藻生物膜中的微生物为蓝藻。
3.根据权利要求1所述的一种基于活藻的光增效水伏发电机，其特征在于，所述活藻生物膜的面积为1.75cm2，所述活藻生物膜的厚度为14μm。
4.根据权利要求1所述的一种基于活藻的光增效水伏发电机，其特征在于，所述顶部电极为具有网状结构的电极。
5.权利要求4所述的一种基于活藻的光增效水伏发电机，其特征在于，所述顶部电极的目数为100-200目。
6.权利要求5所述的一种基于活藻的光增效水伏发电机，其特征在于，所述顶部电极为不锈钢电极，所述顶部电极的面积为2cm2。
7.根据权利要求1所述的一种基于活藻的光增效水伏发电机，其特征在于，所述底部电极为ITO导电玻璃，所述底部电极的内阻＜10Ω/cm2，所述底部电极的面积为2cm2。
...【技术特征摘要】
1.一种基于活藻的光增效水伏发电机，其特征在于，包括顶部电极、活藻生物膜和底部电极，所述活藻生物膜的上表面与所述顶部电极贴合连接，所述活藻生物膜的下表面与所述底部电极贴合连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于活藻的光增效水伏发电机，其特征在于，所述活藻生物膜中的微生物为蓝藻。
3.根据权利要求1所述的一种基于活藻的光增效水伏发电机，其特征在于，所述活藻生物膜的面积为1.75cm2，所述活藻生物膜的厚度为14μm。
4.根据权利要求1所述的一种基于活藻的光增效水伏发电机，其特征在于，所述顶部电极为具有网状结构的电极。
5.权利要求4所述的一种基于活藻的光增效水伏发电机，其特征在于，所述顶部电极的目数为100-200目。
6.权...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡启昌，申湘，洪敏慧，周顺桂，
申请(专利权)人：福建农林大学，
类型：发明
国别省市：
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