太阳能板是家庭和办公楼的优质可再生能源,但用于小型设备时可能显得大材小用。可穿戴设备和服装从动能中获益更多,我们已经看到纱线中的碳纳米管被拉伸以产生电力。如今,同一种材料已与蓝藻结合,用来制造微型生物太阳能板。
蓝藻生物太阳能板
科学家研究蓝藻的能源潜力已有数年。蓝藻通过光合作用自行制造食物,这一过程能够吸收太阳能并储存电荷。早在2015年加拿大的科学家就在研究由蓝藻形成的蓝绿藻,希望它们有朝一日能取代小型设备所用的电池。
虽然这种技术产生的电荷可能不足以为智能手机提供可观的电量,但来自伦敦帝国理工学院、剑桥大学和中央圣马丁艺术与设计学院的欧洲科学家,已成功利用蓝藻制造出电池和生物太阳能板。蓝藻被喷墨打印机与碳纳米管一同打印在纸上后,仍然存活。
这些生物太阳能板如何工作?
在打印蓝藻的腔室内,两个电极像电池中的电极一样彼此分隔,一层膜只允许质子通过。当阳极一侧产生氧气时,氧气会从阴极部分释放出来。随后,质子移向阴极,在那里产生电力并形成水。
科学家使用喷墨打印机和纸张,得以降低昂贵的制造成本。这种太阳能板形式独特,即使没有阳光也能发电,但目前没有可行办法用这一工艺取代传统光伏电池。它一次产生的能量不多,使用寿命也很短,生产后约可存活100小时。
如果能够继续扩大规模,这些生物太阳能板未来或可提供临时电力解决方案。预计这种微型太阳能板可以做到标准8.5×11英寸纸张的大小。伦敦帝国理工学院的Marin Sawa博士是该报告的共同作者,他举例说明了这项研究能够实现的应用:
“我们认为,这项技术有多种应用前景,例如用作环境传感器。想象一种以纸张为基材的一次性环境传感器,伪装成墙纸,可以监测家中的空气质量。完成任务后,它可以被取下,留在花园里自然降解,不会对环境造成任何影响。”
科学家正努力进一步降低这些生物太阳能板的成本,同时研制寿命更长、功率更大的生物太阳能电池。如果这项技术继续扩大应用规模,就可能有助于发展中国家监测环境和健康状况。它非常适合为低功耗、临时使用的物品供电。


