新型清潔能源

石濤 彭博涵 朱慧珠 李玉潔

摘 要：自工業化發展以來，人們對能源的需求越來越強烈，地球上大量的自然資源都將被發達國家所消耗，而且，很多資源在地球中都是不可再生、有限的，因此，人們在發電中想利用更多的資源展開。在開發新能源期間，微生物發電技術潛力巨大，對可持續發展能源具有重要的研究價值。而藍藻是一種可以利用光合作用來產生電能的藻類，能夠長時間不間斷發電，消除了傳統太陽能電池對于太陽的依賴，具有更廣闊的應用前景和推廣可行性。

關鍵詞：清潔能源;生物發電;藍藻

1 清潔能源的重要性

一個國家的發展需要能源的支持，也是保證民生的根本，在科技發展推動下，人們對能源的依賴更加強烈，能源的直接或間接消費已深入到我們生活的各個方面。

在進行工業化進程中，能源的大量消耗是發展的必然要求。目前，中國是世界上最大的發展中國家，在世界上，屬于生產與消費能源的第二大國家，目前，中國正處于黃金發展階段，需求能源量較大，而在持續供應能源的條件下，強力的支撐著經濟的發展。

人類為了實現可持續發展的目標，就需要發展與應用可再生資源，太陽能作為地球上供應量最大的可再生能源，對其的研究與開發，有著巨大的現實和科學研究意義，太陽能、生物能以及風能是中國目前所應用的清潔型能源，太陽能環保清潔，零污染，其也是源源不斷的存在，這樣在能源更替中，因為其這種優點所在，使得它無法被取代，所以，捕獲太陽中能源的技術也將成為當今社會發展的主題。

2 藍藻發電——開辟清潔能源新領域

提到藍藻，人們都會首先聯想到那漂浮在湖泊里的、綠油油的、散發著惡臭的生物，“水華”現象都是由其所引起的，這種物質的存在，嚴重的威脅著我們的生存與健康，然而，這種大型單細胞核生物，因為可以完成產氧性光合作用以及悠久的發展歷史，在地球建設中，其價值也不容忽視，在整個地球大氣中，它以大氣到無氧再到有氧狀態發展，是好氧生物發展與進化的載體?？梢姡{藻光合作用的能力是非常強的，那么我們拓展思路，在生物質能發電的基礎上更進一步，利用藍藻來及進行光伏發電，豈不開辟出清潔能源的新的領域？

2.1 藍藻光伏發電

在開發新能源的過程中，微生物發電技術其應用潛力巨大，是可持續發展和應用能源的重要助推器?，F代光伏發電的技術核心是利用半導體材料將太陽能轉化為電能，但部分光伏材料含有毒元素，會造成環境污染。而藍藻是一種可以利用光合作用來產生電能的藻類，能夠長時間不間斷發電，消除了傳統太陽能電池對于太陽的依賴，具有更廣闊的應用前景和推廣可行性。藍藻低價，易獲取，有益于環境，是沒有任何重金屬和塑料的可降解生物。藍藻具有碳中性、良好的環境相容性，然而目前國內并沒有類似使用藍藻的光合作用來發電的項目。而這個想法可以最大限度的利用藍藻細胞的光合作用，通過碳納米管導電，源源不斷地產生電能并收集電流。

2.2 藍藻光伏發電可應用的領域

居家用電：將該產品可安裝至房屋合適位置，例如屋層頂部，房屋外壁。見光充足，可滿足發電條件即可。

新型房屋建設：將該產品設計安裝成房屋墻壁，可設計安裝并充當房屋的植物墻，不僅增大了房屋采光率，美觀大方，而且可以家用供電。

污水處理廠：將該產品安裝在廠區建筑物屋頂、沉淀池、生化池和接觸池等處上面，實現土地的二次利用，污水處理廠業務穩定，保障了光伏發電的用電電量。

適用于各個水產養殖場水質處理，城市水區域環境治理，而且適用于居家發電，小功率產品用電。未來同等原理，向水產水質藍藻檢測處理發電發展，可適用于綜合領域。

2.3 藍藻光伏發電原理結構設計

該設計包括三個聯通管道：循環管，發電管，繁殖管，電流收集裝置，電能儲存器，管溶液為一定濃度的藍藻溶液，依靠微型葉輪驅動循環，將藍藻分解酶放入發電管中的發電區域，發電管下端固定位置加一層半透膜，發電管內側預先安裝的碳納米管，發電管與繁殖管中間的漫反射板可以保證發電管內外兩側管壁藍藻有充足的光照，當發電管上部藍藻充分進行光合作用后，酶解破壞細胞壁使內溶物流出，碳納米管對光合作用產生的微電流通過微點納米網將電流導出，儲存于外部的蓄電池，進行微能量收集。此時發電管中藍藻壞死死亡。繁殖管進行多代繁殖，在發電管與繁殖管交匯處混合，通過循環管作用，發電管為下一次繁殖提供所需的物質基礎，繁殖管為下一次發電提供所需的細胞基礎。

3 藍藻光伏發電技術可行性

藍藻含有藻藍素和葉綠素，可以進行光合作用，葉綠素不但能把水分解為氫和氧，而且還能把氫分解為帶電荷的氫離子和帶負電荷的電子。如果用人工的方法控制這個產生電流的過程，就可以積累電量，為人們提供生活和工業所需的用電。所用材料簡單，主要利用果膠酶、纖維素酶、半透膜、碳納米管、開式葉輪、漫反射板、PC聚碳酸酯管及鋰電池。在技術條件方面，學校提供優質的實驗環境，專家老師團隊進行全方位指導，學生團隊之間協同合作，共同支撐該項目設計實驗。藍藻遍布，易尋找，所以藍藻的可推行范圍較廣。

4 發展藍藻光伏發電的意義

提高人們對新能源的認知，擴大新能源使用群體，改變我國在其他能源消費比例結構，減少對原煤和石油等傳統能源的利用，降低對石油的依賴，減小因缺乏能源安全保障而產生的巨大壓力。利用藍藻易獲取，價格低的優勢將新能源成本降下來，打開新能源發展空間，加快科技技術進步。最大限度利用藍藻細胞自身的光合作用，避免造成二次水體污染，還能夠產生微電流來供其他裝置利用。環保且效率很高，滿足了人們對綠色新能源的追求。藍藻光伏發電可以用在不同場合，針對治理河水藻類富營養化和污染，可面向城市的大小水域;針對藍藻水質處理，可面向水產養殖領域。同時響應國家政策，發展藍藻光伏發電有利于建成環境友好型國家。

參考文獻：

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