[发明专利]一种光合膜蛋白发电机

说明书

技术领域

本发明涉及新能源领域，特别是一种可以利用能进行光合作用生物的光合膜蛋白进行发电的新型生物光伏光合膜蛋白发电机。

背景技术

当今世界化石能源日趋枯竭，化石能源带来了严重的污染问题。太阳能的利用可以从根本上解决上述问题。高效太阳能电池的研制是新型能源研究的热点。

众所周知，光合作用是地球上最重要的化学反应。光合膜蛋白吸收传递效率达到90%-98%。光合反应中心能量转化的量子效率几乎能达到100%。

如果把PSI与电子供体连接，光照PSI将驱动电子注入到电极，产生电势差，即是PSI基太阳能光伏元件。基于这种想法2004年MIT的张曙光等将菠菜PSI固定于纳米TiO2电极上，制成了第一个PSI基生物光伏元件，2007年日本学者Nao Terasaki等成功的将PSII固定在涂有金纳米颗粒的电极上，研制成了第一个PSII基太阳能电池。目前，中国科学院的植物所、化学所、技术物理所以及国家纳米中心等单位正着手研制新型的生物光伏电池。

目前,商品化的太阳能电池生产成本高，光电转化效率低，限制了太阳能电池的广泛应用。随着对太阳能制品需求量的增加，生物太阳能电池应运而生。这种基于光合原理的太阳能电池，在理论上有高的光电转化率和很强的可塑性。此外，环保可再生也是此种电池的特点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对目前化石能源日趋枯竭，化石能源带来了严重的污染问题，提供一种新型生物光伏光合膜蛋白发电机，可以广泛的用于日常的生产和生活。

本发明采用的技术方案是：该装置包括太阳能生物光伏电池、导线4和多功能控制器6。太阳能光伏电池包括光合膜蛋白PSI1、电极2、电极底座3；多功能控制器6包括显示屏8、控制面板5、电流输出接口7。

光合膜蛋白PSI1固定在电极2上，电极2固定在绝缘底座3上，电极2的两端通过电线4与多功能控制器6相接。多功能控制器6带有显示屏8、控制面板5、电流输出接口7，可以将光合膜蛋白发电机产生的电流进行升压、降压等变化，以满足不同场合，不同使用者的要求。

采用了蔗糖密度梯度离心的方法，分离得到较高活性的PSI，并对PSI进行各种光谱及亚基组成表征。

将光合膜蛋白与染料敏化电池结合，改变了传统敏化剂的光谱响应范围窄、光电转化效率低和环境污染等缺陷。

通过对不同表面活性剂的筛选，得出不同表面活性剂的稳定效果，其中短肽表面活性剂I5K2对PSI有最好的稳定效果，本装置也主要使用该类活性剂。

与一般的染料敏化太阳能电池相比，光合膜蛋白基电池以复杂的光合膜蛋白PSI为光敏剂，来代替传统的金属钌配合物和卟啉类配合物光敏剂。

本发明所具备的优势是：转化效率很高，接近100%；捕光范围几乎覆盖了整个可见光区（380 nm-750 nm）；PSI环保，可自然降解，不存在对环境污染；新型生物光伏光合膜蛋白发电机结构简单、制作成本低。适用于大功率发电系统、家庭发电系统；无线电力、无线通讯；计算机、手錶、电动玩具、收音机等的电力供应以及汽车、船舶、交通标志、道路照明、灯塔等。 新型生物光伏光合膜蛋白发电机光电转化效率高，应用材料广泛，环保等特点，可以代替昂贵的硅基太阳能电池，甚至可以作为化石能源的辅助能源，可广泛用于各种有足够光照的场合。

附图说明

图1是 光伏光合膜蛋白发电机结构图

其中：1.光合膜蛋白PSI 2.电极 3.电极底座 4.导线 5.控制面板 6.多功能控制盒 7.电流输出接口 8.显示屏。

具体实施方式

本装置适用于大功率发电系统、家庭发电系统；无线电力、无线通讯；计算机、手錶、电动玩具、收音机等的电力供应以及汽车、船舶、交通标志、道路照明、灯塔等。     新型生物光伏光合膜蛋白发电机光电转化效率高，应用材料广泛，环保等特点，可以代替昂贵的硅基太阳能电池，甚至可以作为化石能源的辅助能源，可广泛用于各种有足够光照的场合。