[发明专利]生物化学能量转化电池

权利要求书

1.一种伏打电池，其包含：

(a)包含离子传导介质的缓冲液，所述包含离子传导介质的缓冲液具有(i)包含第一微生物物种的电子供体群和(ii)电子虹吸管群，其中各个所述电子虹吸管包括：

(1)用于从所述第一微生物物种捕获电子的电子接受组分，以及

(2)用于传导电子的电子传导元件，其中所述电子虹吸管群中各个电子虹吸管包括至少一种纳米结构，并且进一步地，其中所述电子传导元件被配置为在运行期间从所述电子接受组分传导电子；

(b)至少部分含有所述缓冲液中的电子供体群和所述电子虹吸管群的器皿；

(c)配置成用于向外部电路或负载提供电子的阳极；以及

(d)阴极。

2.根据权利要求1所述的伏打电池，其中所述至少一种纳米结构选自包括纳米粒子和纳米粉末的群组。

3.根据权利要求1所述的伏打电池，其中所述至少一种纳米结构选自以下组成的群组：纳米管、纳米线、纳米棒、纳米纤维、量子点、树状体、纳米簇、纳米晶体以及纳米复合材料。

4.根据权利要求1所述的伏打电池，其进一步包含将所述缓冲液分成阳极隔室和阴极隔室的离子可渗透并且电子供体不可渗透的屏障，由此防止所述电子供体群与所述阴极接触。

5.根据权利要求4所述的伏打电池，其中所述离子可渗透并且电子供体不可渗透的屏障为电子传导的。

6.根据权利要求4所述的伏打电池，其中所述离子可渗透并且电子供体不可渗透的屏障接触所述阳极。

7.根据权利要求1所述的伏打电池，其中所述第一微生物物种包含光捕获天线。

8.根据权利要求7所述的伏打电池，其中所述第一微生物物种通过第一频带中的电磁辐射激发，并且其中所述缓冲液中的至少一种其它微生物物种通过第二频带中的电磁辐射激发，其中所述第一频带和所述第二频带实质上不重叠。

9.根据权利要求1所述的伏打电池，其中所述第一微生物物种包含光营养或化学营养微生物。

10.根据权利要求1所述的伏打电池，其中所述第一微生物物种具有原纤维和/或丝状形状。

11.根据权利要求1所述的伏打电池，其中所述第一微生物物种具有菌毛和/或鞭毛形状。

12.根据权利要求1所述的伏打电池，其中所述电子虹吸管群的所述电子虹吸管具有至多500微米的中位尺寸。

13.根据权利要求1所述的伏打电池，其中所述电子虹吸管群在所述缓冲液中形成组合件，所述组合件配置成从所述电子供体群向所述阳极传导电子。

14.根据权利要求1所述的伏打电池，其中所述第一微生物物种具有参与细胞呼吸的第一主要代谢路径。

15.根据权利要求1所述的伏打电池，其中，在运行期间，所述电子供体群产生的电子通过所述电子的转移事件被一个或多个所述电子虹吸管从所述电子供体群虹吸到所述纳米结构。

16.根据权利要求1所述的伏打电池，其中，所述电子虹吸管群中的至少一些电子虹吸管被配置成用作从电子供体到所述伏打电池的集电器的电子传导路径中的节点或路径元件。

17.根据权利要求1所述的伏打电池，其中，所述电子虹吸管群中的一个或多个电子虹吸管中的所述电子传导元件包含碳。

18.根据权利要求17所述的伏打电池，其中，所述电子虹吸管群构成膜、网格、片、纤维、管、导线、点或粒子。