海洋微生物生态系统与仿生海洋电池的结构比较。图片:Zhu Huawei朱华伟据《南华早报》的Hang Tong韩彤报道，一项新技术可以将海洋用作绿色的活电池，据这项创新背后的中国科学家称。研究人员将包括藻类在内的四种微生物放入一个充满海水的电池状装置中。微生物将阳光转化为糖，然后用糖产生清洁的电力。据研究人员称，该电池最大输出功率为380微瓦，稳定运行超过一个月，使其适用于超低功率设施。

中国东部的研究小组报告说，他们在2019年利用大量微生物开发了世界上第一个生物光电设备。新系统的功率密度增加了一个数量级。据研究人员称，目前，电池性能无法与基于半导体的光伏电池相媲美，但它揭示了一种更环保、潜在更具成本效益的直接利用光发电的方式。这项工作由中国科学院微生物资源国家重点实验室(SKLMR)、青岛生物能源与生物过程技术研究所和天津工业生物技术研究所的研究人员于9月24日发表在《自然通讯》上。“微型仿生海洋电池的灵感来自海洋微生物生态系统，”SKLMR的主要作者朱华伟说。

蓝藻等藻类收获太阳能，固定二氧化碳产生有机物。通过他们的努力，太阳能被转化为电子并储存在有机物中。分解后，一些有机物沉积在海底沉积物上，成为微生物的营养，并在微生物的新陈代谢中发挥作用。太阳能是生物地球化学循环的主要驱动力。为了提高性能和效率，研究人员建造了一种特殊的设备来实现一个电池的循环。该电池的四种微生物群落模拟了海洋微生物生态系统的生态结构:一个初级生产者，一个初级降解者和两个最终消费者。初级生产者首先通过光合作用生产蔗糖，初级降解者将蔗糖分解为乳酸，两个最终消费者进一步分解乳酸并发电。四种不同功能的微生物共同实现光电转换。“它不仅证明了四物种系统在功率密度和稳定性方面是最优的，而且表明维持完整的三级生态结构是生物光电转换的有效途径，”朱博士说。“这种电池可以作为超低功耗设施的替代电能来源，如物联网的环境传感器。一个产生数百微瓦的小型仿生海洋电池就足以支持这些小型设施。”

该团队正在寻找提高功率输出的有效方法。与广泛使用的太阳能电池一样，一种策略是堆叠生物太阳能电池，以实现更高功率设施的更大电压和电流输出。“四个物种中有三个是工程菌株。目前的效率受到蓝细菌活性的限制，通过基因工程有望将其提高两到三倍，”朱博士说。“目前电池构造相对复杂。我们正在考虑通过使用3D打印技术来自动化这一过程。”

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