臺灣國際科展

Solar Powering Day and Night with Boxed Micro-Biosphere

科展類別
臺灣國際科展作品
屆次
2021年
科別
微生物學
得獎情形
二等獎
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
微型生態圈、硝化菌、厭氧菌
備註
突尼西亞I-FEST2正選代表

摘要或動機

本研究在生物光伏電池(Bio-photovoltaics, BPV)的陽極添加能氧化含氮廢物放出電子的硝化菌,並在陰極添加能吸收電子還原硝酸鹽與硫酸鹽產生氮氣與硫化氫的厭氧菌,建立不需外部供給物質,能夠自我維持且不斷發電的微型生態圈(Boxed Micro-Biosphere, BMB)。實驗結果顯示在陽極加入硝化菌後,能使含小球藻與共生菌Sym1的BMB功率提升38倍至99.46±9.31μW · m-2,而在陰極加入厭氧菌能讓功率再提升至262.51±37.30 μW · m-2,且此電池截至目前為止已運轉超過4272小時,發電功率仍保有67.4%(176.98 μW · m-2)。若將Sym1與Sym2同時加入陽極則可使功率密度提高至463.19±25.50 (μW · m-2),夜間功率可達白天的93.1%,但在野外實驗環境下一週內就失去發電能力。若將BMB中小球藻換成來自高溫與強酸環境的溫泉藻(H),其野外平均功率為388.80±14.87 μW · m-2,夜間發電量為白天97.9%,其功率與壽命(目前尚在運作中)遠高於小球藻BMB。 未來我們將篩選能加強溫泉藻發電能力的共生菌使其更具實用性。


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