一种用于建筑表面的自发电薄膜载体壳的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及薄膜材料及生物发电领域，特别涉及一种用于建筑表面的自发电薄膜载体壳。
【背景技术】
[0002]细菌发电的原理是让细菌在电池组里分解分子，以释放出电子向阳极运动产生电能。在糖液中可以添加某些诸如染料之类的芳香族化合物作稀释剂，来提高生物系统中输送电力的能力。在细菌发电期间，还要往电池里不断充入空气，用以搅拌细菌培养液和氧化物质的混合物。
[0003]透明导电薄膜是一种既能导电又在可见光范围内具有高透明率的一种薄膜，主要有金属膜系、氧化物膜系、其他化合物膜系、高分子膜系、复合膜系等。金属膜系导电性能好，但是透明率差。半导体薄膜系列刚好相反，导电性差，透明率高。当前研宄和应用最为广泛的是金属膜系和氧化物膜系。透明导电薄膜主要用于光电器件(如LED，薄膜太阳能电池等)的窗口材料。常见的透明导电薄膜为ITO(锡掺杂三氧化铟)、AZO(铝掺杂氧化锌)等，它们的禁带宽度大，只吸收紫外光，不吸收可见光，因此称之为“透明”。
[0004]CN100485081C公开了一种制备硼掺杂的η型高硬度透明导电氧化锌薄膜的方法，其用硼掺杂制备高硬度的η型透明导电氧化锌薄膜提高了氧化锌薄膜的硬度，使氧化锌的薄膜的硬度达到传统的半导体硅的硬度，利于以氧化锌为基础的半导体光、电及传感器器件应用，提供一种通过改变马赛克靶中单质硼和氧化锌所占面积比例大小和排放方式实现了单质硼原子的掺杂的，制备高硬度的硼掺杂η型透明导电氧化锌薄膜的方法。这样的材料才能保证制作的载体壳所需的硬度和使用寿命。
[0005]为了缓解现在的电力紧张问题，用高效的嗜盐杆菌代替传统能源甚至太阳能电池板进行发电，同时开发更多的利用形式，更高效更全面地为人类提供更清洁的能源，将其衍生产品推广到整个社会以谋求当代社会的持续发展。美国科学家在死海和大盐湖里找到一种嗜盐杆菌，它们含有一种紫色素，在把所接受的大约10%的阳光转化成化学物质时，即可产生电荷。科学家们利用它们制造出一个小型实验性太阳能细菌电池，结果证明是可以用嗜盐性细菌来发电的，用盐代替糖，其成本就大大降低了。
[0006]由于该类细菌产电方式为一步产电。利用这种细菌电池每100克糖可获得
1.35293 X 106库仑的电能，其效率可达40 %，远远高于现在使用的电池的效率，且能持续数月之久。即使这样，还有10%的潜力可挖掘，产电效率很高。计算表明，一个功率为1000千瓦的细菌发电站，仅需要10立方米体积的细菌培养液，每小时消耗200千克糖即可维持其运转发电。
[0007]利用嗜盐杆菌高效率的一步转化，直接将太阳能转化为电能，而不经过化学能或其他能量形式。发表于《美国国家科学院院刊》上的一篇论文显示，细菌接触到金属或者是矿物质时，它们体内的化学物质就会生成电流，并通过细胞膜流出体外，这意味着可把细菌直接“束缚”到电极上。
[0008]美国环境微生物学家德里克.拉乌雷发现了一种新的嗜糖微生物。实验证明，当这种细菌吃糖时，它把葡萄糖液转化为二氧化碳，同时产生电子。在这种细菌新陈代谢的过程中，能转换糖里80%以上的有效电子，这与以前多数微生物电池10%的能效形成鲜明对照。
[0009]薄膜太阳电池可以使用在价格低廉的玻璃、塑料、陶瓷、石墨，金属片等不同材料当基板来制造，形成可产生电压的薄膜厚度仅需数ym，因此在同一受光面积之下可较硅晶圆太阳能电池大幅减少原料的用量(厚度可低于硅晶圆太阳能电池90%以上)，目前实验室转换效率最高已达20%以上，规模化量产稳定效率最高约13%。薄膜太阳电池除了平面之外，也因为具有可挠性可以制作成非平面构造其应用范围大，可与建筑物结合或是变成建筑体的一部份，在薄膜太阳电池制造上，则可使用各式各样的沉积(deposit1n)技术，一层又一层地把P-型或η-型材料长上去，常见的薄膜太阳电池有非晶硅、CuInSe2 (CIS)、CuInGaSe2 (CIGS)、和 CdTe..等。
【发明内容】
[0010]为解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于建筑表面的自发电薄膜载体壳，其利用薄膜材料作为壳体，利用壳体内的菌体培养液实现利用自然光发电及将电能输出存储使用，具有优越的实用价值，为能源利用开辟了新的途径。通过薄膜壳体的造型设计，以增加其使用时的便捷性及使用领域的广泛性。在具体建筑中，也可以更灵活地使用该材料，使得对光的使用达到多次利用和高效利用的目的。
[0011]为达到上述目的，本发明的技术方案为:
[0012]一种用于建筑表面的自发电薄膜载体壳，壳体采用刚性导电薄膜构成，壳体内承装嗜盐杆菌及其培养液，壳体上设置有营养液入口、集电接口、供养口、排气口和废料出口，集电接口对面有一层石墨，相当于电源正极，集电接口有导线与薄膜连接，相当于负极，导出菌体产生的电流。
[0013]进一步的，所述自发电薄膜载体壳为长方体，一侧面上部设置有营养液入口，紧邻营养液入口下设置有集电接口，其下部设置有供氧口，对侧下部设置有废液出口，上部设置有排气口。
[0014]进一步的，所述刚性导电薄膜为:用硼掺杂制备高硬度的η型透明导电氧化锌薄膜，其厚度为100-800nm、硬度9-12.1GPa ;在波长370_800nm之间，平均透过率都大于85%，电阻率均小于9Χ1(Γ4Ω.cm，载流子浓度大于9 X 17Cm3，迀移率为:15_35cm2/V.S。
[0015]进一步的，所述盐杆菌培养液采用无机盐培养液。
[0016]进一步的，所述自发电薄膜载体壳铺设于建筑物，交通工具或其他户外设施的表面。
[0017]相对于现有技术，本发明的有益效果为:
[0018]本发明可以将微生物的光电转化由理论转变为实际。该薄膜制作的载体壳可以固定在建筑物表面，公园，汽车上等可以接受光照的物体表面，既不影响正常生活，又可以合理利用空间。既可以提供清洁的能源，又能降低发电成本，还比较容易推广。能带来巨大的经济效益，值得大范围推广。
【附图说明】
[0019]图1是本发明载体壳的结构示意图。
[0020]其中，1-壳体，2-营养液入口，3-集电接口，4-供养口，5-排气口，6_废料出口。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图及【具体实施方式】对本发明方案做进一步详细描述:
[0022]如图1所示:
[0023]一种用于建筑表面的自发电薄膜载体壳，壳体I采用刚性导电薄膜构成，壳体I内承装嗜盐杆菌