KR102509681B1

KR102509681B1 - Transparent flexible photosynthetic microbial flow fuel cell

Info

Publication number: KR102509681B1
Application number: KR1020200189529A
Authority: KR
Inventors: 임은주
Original assignee: 단국대학교 산학협력단
Priority date: 2020-12-31
Filing date: 2020-12-31
Publication date: 2023-03-14
Also published as: KR20220096779A

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면 투명 플렉시블 광합성 흐름 전지는 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하도록 제공되는 제2 전극; 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 제공되도록 구성되는 이온교환막; 상기 제1 전극과 상기 이온교환막 사이에 제공되도록 구성되는 제1 흐름부; 및 상기 제2 전극과 상기 이온교환막 사이에 제공되도록 구성되는 제2 흐름부를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a transparent flexible photosynthetic flow battery includes a first electrode; a second electrode provided to face the first electrode; an ion exchange membrane configured to be provided between the first electrode and the second electrode; a first flow part configured to be provided between the first electrode and the ion exchange membrane; and a second flow part configured to be provided between the second electrode and the ion exchange membrane.

Description

Transparent flexible photosynthetic flow cell {TRANSPARENT FLEXIBLE PHOTOSYNTHETIC MICROBIAL FLOW FUEL CELL}

본 발명은 투명 플렉시블 광합성 흐름 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a transparent flexible photosynthetic flow battery.

현재 우리가 주로 사용하는 화석연료는 이산화탄소를 발생시키며, 지구온난화를 가속화한다는 환경적인 문제점이 있기 때문에, 이러한 화석연료를 대체하기 위하여 다양한 에너지원들이 연구되고 있다. 이 중에서도 특히 태양전지와 같이 태양에너지를 전기에너지로 변환하고자 하는 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 태양에너지는 지구에서 무한에 가깝게 활용할 수 있는 에너지원이지만, 이를 전기에너지로 변환함에 있어서 아직까지는 효율이나 비용 측면에서 미흡한 점이 많아 널리 실용화되지는 못하고 있다.Since fossil fuels, which we mainly use at present, generate carbon dioxide and have an environmental problem of accelerating global warming, various energy sources are being studied to replace these fossil fuels. Among them, research into converting solar energy into electrical energy, such as solar cells, is being actively conducted. Solar energy is an energy source that can be used almost infinitely on Earth, but in converting it into electrical energy, there are still many shortcomings in terms of efficiency and cost, so it has not been widely put into practical use.

한편, 미생물의 에너지 대사에서 발생하는 전자를 이용하는 미생물 연료전지(microbial fuel cell, MFC)는 미생물의 에너지 대사에서 발생하는 전자를 이용하는 것으로서, 미생물이 유기물을 분해하여 ATP를 생산해 내는 과정 중 전자와 수소양이온(proton)이 발생하게 되는 점을 이용한다. 미생물로부터 발생된 전자는 미생물 연료전지의 산화전극(anode)으로 전달되고, 미생물로부터 발생한 수소양이온은 미생물 연료전지의 이온(ion)을 격리하는 반투과성 물질을 통과하여 환원전극으로 확산된다. 확산된 수소양이온은 최종적으로 환원전극에 존재하는 전자, 용해되어 있는 산소와 반응하여 물로 환원되고, 이 과정에서 발생하는 전자의 흐름은 환원전극과 산화전극 사이에 전위차(potential)가 형성되도록 하여 전기를 생산하는 것이다.On the other hand, a microbial fuel cell (MFC) using electrons generated from energy metabolism of microorganisms uses electrons generated from energy metabolism of microorganisms. It uses the fact that protons are generated. Electrons generated from microorganisms are transferred to the anode of the microbial fuel cell, and hydrogen ions generated from the microorganisms pass through the semi-permeable material that isolates ions of the microbial fuel cell and diffuse to the reduction electrode. The diffused hydrogen cation is finally reduced to water by reacting with the electrons present in the cathode and the dissolved oxygen, and the flow of electrons generated in this process forms a potential difference between the cathode and anode to generate electricity. is to produce

종래, 미생물 연료전지에 대한 기술은 대한민국 출원번호 제10-2013-0048692 호 "미생물 연료전지 및 그 제조 방법" 외에 다수 출원되어 공개된 바 있다. 하지만, 대부분의 미생물 연료전지의 경우 전력 생산효율이 크게 높지 않고, 미생물의 생존 기간을 고려할 때 장기간 유지되기 어렵다는 문제점이 있다.Conventionally, a number of technologies for microbial fuel cells have been applied and published in addition to Korean Application No. 10-2013-0048692 "Microbial Fuel Cell and Manufacturing Method Thereof". However, in the case of most microbial fuel cells, the power production efficiency is not very high, and it is difficult to maintain for a long period of time considering the survival period of microorganisms.

따라서, 태양에너지를 사용하는 광합성 미생물을 이용하여, 보다 좋은 효율로 전기를 생산함과 동시에 미생물의 생존율을 향상시킴으로써 영구적으로 사용될 수 있는 미생물 전지의 개발이 필요하다.Therefore, it is necessary to develop a microbial cell that can be used permanently by improving the survival rate of microorganisms while generating electricity with better efficiency using photosynthetic microorganisms that use solar energy.

대한민국 등록특허공보 10-1020788Republic of Korea Registered Patent Publication 10-1020788

본 발명의 일 실시예는 투명하고 플렉시블한 전극을 포함하며 미생물의 광합성을 통해 전위차를 생성할 수 있는 투명 플렉시블 광합성 흐름 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of one embodiment of the present invention is to provide a transparent flexible photosynthetic flow battery that includes a transparent and flexible electrode and can generate a potential difference through photosynthesis of microorganisms.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.On the other hand, the technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems that are not mentioned will become clear to those skilled in the art from the description below. You will be able to understand.

상기 제1 흐름부는: 광합성이 가능한 제1 미생물을 포함하는 제1 유체가 흐르도록 구성될 수 있다.The first flow unit may be configured to flow a first fluid including a first microorganism capable of photosynthesis.

상기 제2 흐름부는: 페로시안화칼륨 또는 상기 제1 미생물과 상이한 제2 미생물을 포함하는 제2 유체가 흐르도록 구성될 수 있다.The second flow unit may be configured to flow a second fluid including potassium ferrocyanide or a second microorganism different from the first microorganism.

상기 제1 전극과 상기 제2 전극은: 플렉시블 필름 상에 증착된 투명 전극을 포함할 수 있다.The first electrode and the second electrode may include a transparent electrode deposited on a flexible film.

상기 제1 흐름부로 유입되는 상기 제1 유체의 유량을 조절하도록 구성되는 제1 유량 조절부를 더 포함할 수 있다.It may further include a first flow control unit configured to control the flow rate of the first fluid flowing into the first flow unit.

상기 제1 유체에 포함된 상기 제1 미생물의 농도를 조절하도록 구성되는 제1 농도 조절부를 더 포함할 수 있다.It may further include a first concentration controller configured to adjust the concentration of the first microorganism contained in the first fluid.

상기 제2 흐름부로 유입되는 상기 제2 유체의 유량을 조절하도록 구성되는 제2 유량 조절부를 더 포함할 수 있다.It may further include a second flow control unit configured to control the flow rate of the second fluid flowing into the second flow unit.

상기 제2 유체에 포함된 상기 페로시안화칼륨의 농도 또는 상기 제2 미생물의 농도를 조절하도록 구성되는 제2 농도 조절부를 더 포함할 수 있다.It may further include a second concentration controller configured to adjust the concentration of the potassium ferrocyanide or the concentration of the second microorganism contained in the second fluid.

상기 제1 미생물은: 남조류 또는 녹조류일 수 있다.The first microorganism may be green algae or green algae.

상기 남조류는: 아나베나(Anabeana), 노스톡(Nostoc), 마이크로콜러스(Microcolous), 스키조트릭스(Schizothrix) 및 시네초코커스(Synechococcus) 중 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 녹조류는: 클로렐라(chlorella), 장구말(desmid), 파래(green laver) 및 해캄(spirogyra) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The blue-green algae include at least one of: Anabeana, Nostoc, Microcolous, Schizothrix and Synechococcus, and the green algae are: Chlorella ), at least one of desmid, green laver, and spirogyra.

본 발명의 일 실시예에 따른 투명 플렉시블 광합성 흐름 전지는 투명하고 플렉시블한 전극을 포함하며 미생물의 광합성을 통해 전위차를 생성할 수 있다.A transparent flexible photosynthetic flow battery according to an embodiment of the present invention includes a transparent and flexible electrode and can generate a potential difference through photosynthesis of microorganisms.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.On the other hand, the effects obtainable in the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below. You will be able to.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 플렉시블 광합성 흐름 전지(10)의 각 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 투명 플렉시블 광합성 흐름 전지(10)의 모식도 및 작용 메커니즘을 나타낸 도면이다.1 is a block diagram showing each configuration of a transparent flexible photosynthetic flow battery 10 according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram showing a schematic diagram and action mechanism of the transparent flexible photosynthetic flow battery (10).

본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적인 사전들에 의해 정의된 용어들은 관련된 기술 그리고/혹은 본 출원의 본문에 의미하는 것과 동일한 의미를 갖는 것으로 해석될 수 있고, 그리고 여기서 명확하게 정의된 표현이 아니더라도 개념화되거나 혹은 과도하게 형식적으로 해석되지 않을 것이다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다' 및/또는 이 동사의 다양한 활용형들 예를 들어, '포함', '포함하는', '포함하고', '포함하며' 등은 언급된 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 본 명세서에서 '및/또는' 이라는 용어는 나열된 구성들 각각 또는 이들의 다양한 조합을 가리킨다. 한편, 본 명세서 전체에서 사용되는 '~부', '~기', '~블록', '~모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미할 수 있다. 예를 들어 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미할 수 있다. 그렇지만 '~부', '~기', '~블록', '~모듈' 등이 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부', '~기', '~블록', '~모듈'은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 이하, 본 명세서의 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.Other advantages and features of the present invention, and methods for achieving them, will become clear with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various different forms, but only the present embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete and the common knowledge in the art to which the present invention belongs. It is provided to fully inform the holder of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Even if not defined, all terms (including technical or scientific terms) used herein have the same meaning as generally accepted by common technology in the prior art to which this invention belongs. Terms defined by general dictionaries may be interpreted to have the same meaning as they have in the related art and/or the text of the present application, and are not conceptualized or overly formalized, even if not expressly defined herein. won't Terms used in this specification are for describing embodiments and are not intended to limit the present invention. In this specification, singular forms also include plural forms unless specifically stated otherwise in a phrase. As used in the specification, 'comprise' and/or various conjugations of this verb, such as 'comprising', 'comprising', 'comprising', 'comprising', etc., refer to a mentioned composition, ingredient, component, Steps, acts and/or elements do not preclude the presence or addition of one or more other compositions, ingredients, components, steps, acts and/or elements. In this specification, the term 'and/or' refers to each of the listed elements or various combinations thereof. Meanwhile, terms such as '~unit', '~group', '~block', and '~module' used throughout this specification may mean a unit that processes at least one function or operation. For example, it can mean software, hardware components such as FPGAs or ASICs. However, '~ unit', '~ group', '~ block', '~ module', etc. are not meant to be limited to software or hardware. '~unit', '~group', '~block', '~module' may be configured to be in an addressable storage medium or configured to reproduce one or more processors. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings of this specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 플렉시블 광합성 흐름 전지(10)의 각 구성을 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram showing each configuration of a transparent flexible photosynthetic flow battery 10 according to an embodiment of the present invention.

도 2는 투명 플렉시블 광합성 흐름 전지(10)의 모식도 및 작용 메커니즘을 나타낸 도면이다.Figure 2 is a diagram showing a schematic diagram and action mechanism of the transparent flexible photosynthetic flow battery (10).

도 1 및 도 2를 참조하면, 투명 플렉시블 광합성 흐름 전지(10)는 제1 전극(100), 제2 전극(200), 이온 교환막(300), 제1 흐름부(400) 및 제2 흐름부(500)를 포함한다.1 and 2, the transparent flexible photosynthetic flow battery 10 includes a first electrode 100, a second electrode 200, an ion exchange membrane 300, a first flow unit 400 and a second flow unit. Includes (500).

제1 전극(100)과 제2 전극(200)은 플렉시블 필름 상에 증착된 투명 전극을 포함할 수 있으며, 서로 대향하여 제공될 수 있다.The first electrode 100 and the second electrode 200 may include transparent electrodes deposited on a flexible film and may be provided to face each other.

예를 들어, 플렉시블 필름은 투명 폴리이미드 필름(polyimide film)일 수 있으며, 투명 전극은 투명하게 제공될 수 있는 전극이라면 제한없이 적용될 수 있다.For example, the flexible film may be a transparent polyimide film, and the transparent electrode may be applied without limitation as long as it can be provided transparently.

투명 전극이 ITO 전극일 경우 ITO 전극은 투명 폴리이미드 필름 상에 스퍼터링 진공 증착 기법을 통해 증착될 수 있다.When the transparent electrode is an ITO electrode, the ITO electrode may be deposited on the transparent polyimide film through a sputtering vacuum deposition technique.

다만, 상술하였듯이 투명하게 적용될 수 있는 전극이라면 ITO 전극이 아니더라도 적용될 수 있다. Pt 혹은 Au의 경우에도 진공 증착 기법을 통해 4nm 이내의 얇은 막으로 구성될 경우 투명성을 확보할 수 있으므로 이를 이용하여 투명 전극을 구성할 수 있다. 이들 물질은 전기적 화학적으로 안정한 물질이며, 특히 Pt는 전기적 화학적으로 매우 안정한 물질이므로 바람직한 적용 예일 수 있다.However, as described above, any electrode that can be applied transparently may be applied even if it is not an ITO electrode. Even in the case of Pt or Au, since transparency can be secured when it is composed of a thin film of 4 nm or less through a vacuum deposition technique, a transparent electrode can be configured using this. These materials are electrically and chemically stable materials, and in particular, Pt may be a preferable application example because it is an electrically and chemically very stable material.

보다 상세히 말하면, 제1 전극(100)은 제1 플렉시블 필름(110) 및 제1 투명 전극(120)을 포함할 수 있으며, 제2 전극(200)은 제2 플렉시블 필름(210) 및 제2 투명 전극(220)을 포함할 수 있다. More specifically, the first electrode 100 may include a first flexible film 110 and a first transparent electrode 120, and the second electrode 200 may include a second flexible film 210 and a second transparent electrode 120. An electrode 220 may be included.

제1 플렉시블 필름(110) 상에 증착된 제1 투명 전극(120)과 제2 전극(200) 상에 증착된 제2 투명 전극(220)은 서로 바라보도록 제공될 수 있다.The first transparent electrode 120 deposited on the first flexible film 110 and the second transparent electrode 220 deposited on the second electrode 200 may face each other.

즉, 플렉시블 필름 상에 ITO를 스퍼터링 진공 증착하는 방식으로 각각의 전극을 형성함으로써, 제1 전극(100)과 제2 전극(200)은 투명 플렉시블 전극으로 제공될 수 있다.That is, by forming each electrode by sputtering vacuum deposition of ITO on a flexible film, the first electrode 100 and the second electrode 200 may be provided as transparent flexible electrodes.

일 실시예에 따르면, 제1 전극(100)은 산화 전극(anode)일 수 있으며, 제2 전극(200)은 환원 전극(cathode)일 수 있다. According to an embodiment, the first electrode 100 may be an anode, and the second electrode 200 may be a cathode.

후술하겠지만, 제1 흐름부(400)에는 광합성을 하는 제1 미생물이 유동하며 제1 미생물은 광합성 과정에서 발생한 전자를 발생시키는데 제1 전극(100)은 이때 발생한 전자를 수신할 수 있다. 또한, 제1 전극(100)으로 수신된 전자는 부하를 거쳐 제2 전극(200)으로 흐르게 된다.As will be described later, the first microorganism performing photosynthesis flows in the first flow part 400 and the first microorganism generates electrons generated during photosynthesis, and the first electrode 100 may receive the electrons generated at this time. In addition, electrons received by the first electrode 100 flow to the second electrode 200 via a load.

이온 교환막(300)은 제1 전극(100)과 제2 전극(200) 사이에 제공되도록 구성될 수 있다.The ion exchange membrane 300 may be configured to be provided between the first electrode 100 and the second electrode 200 .

제1 흐름부(400)는 제1 전극(100)과 이온 교환막(300) 사이에 제공되도록 구성될 수 있으며, 제2 흐름부(500)는 제2 전극(200)과 이온 교환막(300) 사이에 제공되도록 구성될 수 있다.The first flow part 400 may be configured to be provided between the first electrode 100 and the ion exchange membrane 300, and the second flow part 500 may be provided between the second electrode 200 and the ion exchange membrane 300. It can be configured to be provided to.

제1 흐름부(400)는 광합성이 가능한 제1 미생물을 포함하는 제1 유체가 흐르도록 구성될 수 있다.The first flow unit 400 may be configured to flow a first fluid including a first microorganism capable of photosynthesis.

제1 흐름부(400)를 따라 흐르는 제1 미생물은 햇빛을 받아 광합성을 한다. 제1 미생물은 광합성을 통해 ATP를 생산하는 과정에서 전자와 수소 양이온을 발생시키는데, 이때 발생한 전자는 제1 전극(100)으로 전달되고, 수소 양이온은 이온 교환막(300)을 통과하여 제2 전극(200)으로 전달된다.The first microorganism flowing along the first flow part 400 receives sunlight and photosynthesizes. The first microorganism generates electrons and hydrogen cations in the process of producing ATP through photosynthesis. At this time, the generated electrons are transferred to the first electrode 100, and the hydrogen cations pass through the ion exchange membrane 300 to form a second electrode ( 200) is passed on.

제1 흐름부(400)를 따라 흐르는 제1 미생물은 남조류 또는 녹조류일 수 있다.The first microorganism flowing along the first flow part 400 may be blue-green algae or green algae.

남조류 (cyanobacteria)는, 남조식물, 남조세균이라고도 불리는 것으로, 원시 광합성 생물에 속하며, 단세포로 살아가는 종류, 단세포들이 모여 군체를 이루는 종류, 다세포로 된 사상체인 종류 등 다양한 종이 이에 속할 수 있으며, 예를 들면, 아나베나 (Anabeana), 노스톡 (Nostoc), 마이크로콜러스 (Microcolous), 스키조트릭스(Schizothrix), 시네초코커스 (Synechococcus) 등을 포함한다. 여러 가지 점에서 남조류는 세균과 고등식물의 중간에 위치하고 있고, 고등식물과는 달리 세균처럼 원핵세포로 되어 있으나, 영양섭취라는 면에서는 녹색식물과 유사하다.Cyanobacteria, also called blue-green algae and cyanobacteria, belong to primitive photosynthetic organisms, and various species such as unicellular species, unicellular species forming colonies, and multicellular filamentous organisms may belong to this, for example Examples include Anabeana, Nostoc, Microcolous, Schizothrix, Synechococcus and the like. In many ways, blue-green algae are located between bacteria and higher plants, and unlike higher plants, they are prokaryotic cells like bacteria, but are similar to green plants in terms of nutrient intake.

녹조류 (green algae)는 원생생물 중 녹색의 조류를 통틀어 이르는 말로, 이 또한 단세포, 다세포, 비세포성 다핵체 등 여러 가지가 있으며, 대부분은 민물에 살지만, 일부는 해수에서 생활하며, 엽록소 a와 b, 카로틴 및 크산토필 등의 광합성 색소를 포함한다. 녹조류에는, 클로렐라 (chlorella), 장구말 (desmid), 파래(green laver), 해캄 (spirogyra) 등이 포함될 수 있다.Green algae is a general term for green algae among protists, and there are also various types such as unicellular, multicellular, and noncellular multinucleated organisms. Most of them live in freshwater, but some live in seawater and contain chlorophyll a and b. , photosynthetic pigments such as carotene and xanthophyll. Green algae may include chlorella, desmid, green laver, spirogyra, and the like.

제2 흐름부(500)는 페로시안화칼륨(potassium ferrocyanide) 또는 상기 제1 미생물과 상이한 제2 미생물을 포함하는 제2 유체가 흐르도록 구성될 수 있다.The second flow unit 500 may be configured to flow a second fluid including potassium ferrocyanide or a second microorganism different from the first microorganism.

보다 상세히 말하면, 제1 미생물의 광합성 과정에서 발생한 전자는 제1 전극(100)인 산화 전극(anode)로 전달되며, 제1 미생물에서 발생한 수소 양이온은 이온 교환막(300)을 통과하여 제2 전극(200)인 환원 전극(cathode)으로 확산될 수 있다. 이때 만들어진 전자는 제2 흐름부(500)를 따라 흐르는 제2 미생물과 반응한다. 즉, 제1 미생물과 제2 미생물은 서로 상이한 역할을 하므로 서로 다른 종으로 제공될 수 있다.More specifically, electrons generated in the photosynthesis process of the first microorganism are transferred to the anode, which is the first electrode 100, and hydrogen cations generated from the first microorganism pass through the ion exchange membrane 300 to the second electrode ( 200) can diffuse into the cathode. The electrons generated at this time react with the second microorganism flowing along the second flow part 500 . That is, since the first microorganism and the second microorganism play different roles, they may be provided as different species.

제1 전극(100)과 제2 전극(200) 사이에 제공되는 이온 교환막(300)은 제1 전극(100)에서 발생한 수소양이온을 통과시켜 제2 전극(200)으로 이동하도록 한다.The ion exchange membrane 300 provided between the first electrode 100 and the second electrode 200 allows hydrogen ions generated from the first electrode 100 to pass through and move to the second electrode 200 .

예를 들어, 이온 교환막(300)은 나피온 멤브레인(nafion membrane)에 후술할 단계를 거쳐 제작될 수 있다.For example, the ion exchange membrane 300 may be fabricated on a Nafion membrane through steps to be described later.

이온 교환막(300)의 제작 단계는 다음과 같다.Manufacturing steps of the ion exchange membrane 300 are as follows.

먼저, 나피온 멤브레인을 5 wt% 과산화수소 용액에 1시간 동안 침지하는 단계, 증류수에 30분간 침지하는 단계, 5 M 황산용액에 1시간 동안 침지하는 단계 및 30분간 증류수에 침지하는 단계를 포함하는 전처리 단계를 거친다.First, a pretreatment comprising immersing the Nafion membrane in a 5 wt% hydrogen peroxide solution for 1 hour, immersing in distilled water for 30 minutes, immersing in 5 M sulfuric acid solution for 1 hour, and immersing in distilled water for 30 minutes go through the steps

이후, 3 wt% 과산화수소에 1시간 동안 80℃로 유지시키며 침지하는 단계, 80℃ 증류수에 1시간동안 담근 후 씻어내는 단계, 80℃ 5 M 황산용액에 1시간 동안 침지하는 단계 및 80℃ 증류수에 1시간 동안 침지하는 단계를 통해 이온 교환막(300)을 제작할 수 있다.Then, immersing in 3 wt% hydrogen peroxide at 80 ° C for 1 hour, immersing in 80 ° C distilled water for 1 hour and then washing, immersing in 80 ° C 5 M sulfuric acid solution for 1 hour, and 80 ° C distilled water The ion exchange membrane 300 may be manufactured through the immersion step for 1 hour.

다시 도 1을 참조하면, 투명 플렉시블 광합성 흐름 전지(10)는 제1 유량 조절부(600)를 더 포함할 수 있다.Referring back to FIG. 1 , the transparent flexible photosynthetic flow battery 10 may further include a first flow control unit 600 .

예를 들어, 제1 흐름부(400)로 유입되는 제1 유체는 별도의 저장 공간에 저장되어 있을 수 있으며, 제1 흐름부(400)는 상기 별도의 저장 공간에서부터 제1 흐름부(400)로 유입되는 제1 유체의 유량을 조절할 수 있다.For example, the first fluid flowing into the first flow unit 400 may be stored in a separate storage space, and the first flow unit 400 flows from the separate storage space to the first flow unit 400. It is possible to adjust the flow rate of the first fluid introduced into the.

이를 통해 제1 유체에 의한 전자 및 수소양이온 발생량을 조절함으로써 투명 플렉시블 광합성 흐름 전지(10)의 전위차를 조절할 수 있다.Through this, it is possible to adjust the potential difference of the transparent flexible photosynthetic flow battery 10 by adjusting the amount of electrons and proton ions generated by the first fluid.

또한, 투명 플렉시블 광합성 흐름 전지(10)는 제1 농도 조절부(700)를 더 포함할 수 있다.In addition, the transparent flexible photosynthetic flow battery 10 may further include a first concentration control unit 700.

제1 농도 조절부(700)는 제1 유체에 포함된 제1 미생물의 농도를 조절하도록 구성될 수 있다.The first concentration controller 700 may be configured to adjust the concentration of the first microorganism included in the first fluid.

즉, 제1 농도 조절부(700)는 제1 유체에 포함된 제1 미생물의 농도를 증가시켜 전위차를 증가시키거나, 농도를 낮춰 전위차를 낮출 수 있다.That is, the first concentration control unit 700 may increase the concentration of the first microorganism included in the first fluid to increase the potential difference or decrease the concentration to decrease the potential difference.

다시 도 1을 참조하면, 투명 플렉시블 광합성 흐름 전지(10)는 제1 농도 조절부(700)를 더 포함할 수 있다.Referring back to FIG. 1 , the transparent flexible photosynthetic flow battery 10 may further include a first concentration adjusting unit 700 .

예를 들어, 제2 흐름부(500)로 유입되는 제2 유체는 별도의 저장 공간에 저장되어 있을 수 있으며, 제2 흐름부(500)는 상기 별도의 저장 공간에서부터 제2 흐름부(500)로 유입되는 제2 유체의 유량을 조절할 수 있다.For example, the second fluid flowing into the second flow unit 500 may be stored in a separate storage space, and the second flow unit 500 flows from the separate storage space to the second flow unit 500. It is possible to adjust the flow rate of the second fluid introduced into the.

또한, 투명 플렉시블 광합성 흐름 전지(10)는 제2 유량 조절부(800)를 더 포함할 수 있다.In addition, the transparent flexible photosynthetic flow battery 10 may further include a second flow control unit 800.

제2 유량 조절부(800)는 제2 유체에 포함된 페로시안화칼륨의 농도나 제2 미생물의 농도를 조절하도록 구성될 수 있다.The second flow control unit 800 may be configured to adjust the concentration of potassium ferrocyanide or the concentration of the second microorganism contained in the second fluid.

이상에서 실시예를 통해 본 발명을 설명하였으나, 위 실시예는 단지 본 발명의 사상을 설명하기 위한 것으로 이에 한정되지 않는다. 통상의 기술자는 전술한 실시예에 다양한 변형이 가해질 수 있음을 이해할 것이다. 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위의 해석을 통해서만 정해진다.Although the present invention has been described through examples above, the above examples are only for explaining the idea of the present invention and are not limited thereto. Those skilled in the art will understand that various modifications can be made to the above-described embodiments. The scope of the present invention is defined only through the interpretation of the appended claims.

10 투명 플렉시블 광합성 흐름 전지
100 제1 전극
110 제1 플렉시블 필름
120 제1 투명 전극
200 제2 전극
210 제2 플렉시블 필름
220 제2 투명 전극
300 이온 교환막
400 제1 흐름부
410 제1 미생물
500 제2 흐름부
510 제2 미생물
520 페로시안화칼륨
600 제1 유량 조절부
700 제1 농도 조절부
800 제2 유량 조절부
900 제2 농도 조절부10 Transparent flexible photosynthetic flow cell
100 first electrode
110 First flexible film
120 first transparent electrode
200 second electrode
210 second flexible film
220 second transparent electrode
300 ion exchange membrane
400 first flow section
410 first microorganism
500 second flow section
510 Second microorganism
520 Potassium Ferrocyanide
600 first flow control unit
700 first concentration control unit
800 second flow control unit
900 second concentration control unit

Claims

a first electrode;
a second electrode provided to face the first electrode;
an ion exchange membrane configured to be provided between the first electrode and the second electrode;
a first flow part configured to be provided between the first electrode and the ion exchange membrane; and
A second flow part configured to be provided between the second electrode and the ion exchange membrane,
The first flow part is configured to flow a first fluid containing a first microorganism capable of photosynthesis,
The second flow unit is a transparent flexible photosynthetic flow cell configured to flow a second fluid containing potassium ferrocyanide or a second microorganism different from the first microorganism.

delete

According to claim 1,
The first electrode and the second electrode are:
A transparent flexible photosynthetic flow cell comprising a transparent electrode deposited on a flexible film.

According to claim 4,
Transparent flexible photosynthetic flow battery further comprising a first flow control unit configured to adjust the flow rate of the first fluid flowing into the first flow unit.

According to claim 5,
Transparent flexible photosynthetic flow battery further comprising a first concentration control unit configured to adjust the concentration of the first microorganism contained in the first fluid.

According to claim 4,
Transparent flexible photosynthetic flow battery further comprising a second flow control unit configured to adjust the flow rate of the second fluid flowing into the second flow unit.

According to claim 7,
A transparent flexible photosynthetic flow battery further comprising a second concentration control unit configured to adjust the concentration of the potassium ferrocyanide or the concentration of the second microorganism contained in the second fluid.

According to claim 1,
The first microorganism is:
A transparent flexible photosynthetic flow cell that is blue-green algae or green algae.

According to claim 9,
The blue-green algae are:
At least one of Anabeana, Nostoc, Microcolous, Schizothrix and Synechococcus,
The green algae are:
A transparent flexible photosynthetic flow battery comprising at least one of chlorella, desmid, green laver and spirogyra.