臺灣國際科展

利用共生菌與小球藻建構不須添加培養基且能日夜發電的長效生物光伏電池

科展類別
臺灣國際科展作品
屆次
2020年
科別
微生物學
得獎情形
一等獎
學校名稱
臺北市立第一女子高級中學
指導老師
李思賢;李宏孝
作者
李芊葳
關鍵字
生物光伏電池、小球藻、共生菌
備註
出國正選代表

摘要或動機

¬生物光伏電池(BPV)是一種利用光合自營生物進行光電能量轉換的發電裝置。本研究利用共生菌G76創造不須補充培養基的固態複合型BPV。我們以陽極只含小球藻的BPV為控制組(X-C),發現在實驗開始24小時之後,BPV電壓開始隨著光照週期產生規律變化,前三個光週期電壓高峰平均值為116.23±2.92 mV, 谷底平均值為87.96±4.48 mV,波動幅度28.27 mV。實驗組為陽極有小球藻與共生菌G76的複合型BPV (X-CG),同時期電壓高峰平均值為109.23±2.45 mV, 谷底平均值為100.63±0.9 mV,波動幅度8.6 mV。與X-C相比,添加G76會使電壓高峰下降6.02%,但提高谷底電壓14.4%且縮小電壓波動幅度69.58%。目前X-CG已運轉超過1032小時,電壓高峰為95.2mV,衰減幅度19.35%。同時期控制組X-C電壓高峰已下降至61.1mV,衰減幅度90.22%。實驗過程中我們發現在X-C及X-CG組別運作73小時後, 在陰極區都出現了紫黑色微生物(PB1),同時這些被汙染的BPV的電壓明顯比其他組別更高,將BP1單獨培養並引入陰極後(P-CG), 此一BPV的電壓高峰平均值高達179.3±3.66 mV,谷底平均值則為162.37±1.38 mV,都比X-CG組提高近六成。更重要的是X-CG與P-CG分別能保持日間電壓的92.13%與90.56%,都是非常穩定的BPV。 由以上結果可知, 將共生菌G76加入BPV陽極能提高日夜間的供電穩定度並延長裝置使用壽命,而將PB1引入陰極則能使BPV電壓提高六成以上。若能進一步優化應用這些共生菌, 此種低成本複合型生物光電轉換裝置將有潛力建構出一套不須儲電系統的太陽能發電系統。


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