KR101957023B1 - Photosynthetic cell based on graphene and cabon nanotube and manufacturing method thereof - Google Patents

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임은주
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Abstract

본 발명은, 산화전극; 이온교환막; 및 환원전극을 포함하고, 상기 전해질층은, 탄소나노튜브를 함유하는 하이드로젤 및 조류세포를 포함하는, 미생물 연료전지에 관한 것으로, 세포로부터 전자를 포집하는 효율을 높이고 세포의 생존률을 향상시킴으로써, 장기간 사용할 수 있고 고효율을 갖는 미생물 연료전지에 관한 것이다. The present invention relates to an electrode comprising: an oxidation electrode; Ion exchange membranes; And a reducing electrode, wherein the electrolyte layer comprises a hydrogel and algae cells containing carbon nanotubes, and more particularly, to a microbial fuel cell, which improves the efficiency of collecting electrons from a cell and improves cell viability, To a microbial fuel cell which can be used for a long time and has high efficiency.

Description

그래핀 및 탄소나노튜브에 기반한 광합성 전지 및 이의 제조방법 {PHOTOSYNTHETIC CELL BASED ON GRAPHENE AND CABON NANOTUBE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF} [0001] PHOTOSYNTHETIC CELL BASED ON GRAPHENE AND CABON NANOTUBE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF [0002]

본 발명은 광합성 전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 탄소나노튜브를 함유하는 하이드로젤 및 조류세포를 포함하는 전해질층을 포함하는 광합성 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a photosynthetic cell, and more particularly, to a photosynthetic cell comprising a hydrogel containing carbon nanotubes and an electrolyte layer containing algae cells.

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. Because of the environmental problems of our current fossil fuels, which generate carbon dioxide and accelerate global warming, various energy sources are being researched to replace these fossil fuels. Among them, researches are actively carried out to convert solar energy into electric energy like solar cells. Solar energy is an energy source that can be used infinitely close to the earth, but it has not yet been widely used in terms of efficiency and cost in converting electric energy into electric energy.

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 the energy metabolism of microorganisms utilizes electrons generated from the energy metabolism of microorganisms. In the course of producing ATP by decomposing organic matter, A point where a proton is generated is used. The electrons generated from the microorganisms are transferred to the anode of the microbial fuel cell, and hydrogen cations generated from the microbes are diffused to the reduction electrode through the semipermeable material isolating the ions of the microbial fuel cell. The diffused hydrogen cation finally reacts with the electrons present in the reducing electrode and the dissolved oxygen and is reduced to water. The flow of electrons generated in this process forms a potential between the reducing electrode and the oxidizing electrode, .

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, techniques for microbial fuel cells have been filed and published in addition to Korean Patent Application No. 10-2013-0048692 " Microbial Fuel Cell and Method for Manufacturing the Same ". However, most of the microbial fuel cells have a problem that the power generation efficiency is not so high and it is difficult to maintain the microbial fuel cells 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 using photosynthetic microorganisms using solar energy, producing electricity with better efficiency and improving the survival rate of microorganisms.

본 발명의 목적은, 산화전극; 전해질층; 이온교환막; 및 환원전극;을 포함하고, 상기 전해질층은, 탄소나노튜브를 함유하는 하이드로젤 및 조류세포를 포함하는 것인, 광합성 전지를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an oxidation electrode; An electrolyte layer; Ion exchange membranes; And a reducing electrode, wherein the electrolyte layer comprises a hydrogel and algae cells containing carbon nanotubes.

그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other matters not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 제1 측면은, 산화전극; 전해질층; 이온교환막; 및 환원전극;을 포함하고, 상기 전해질층은, 탄소나노튜브를 함유하는 하이드로젤 및 조류세포를 포함하는 것인, 광합성 전지를 제공한다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: an oxidation electrode; An electrolyte layer; Ion exchange membranes; And a reducing electrode, wherein the electrolyte layer comprises a hydrogel and algae cells containing carbon nanotubes.

일 실시예에 따르면, 상기 산화전극은, 그래핀 전극이거나, 또는 그래핀 막을 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment, the oxidation electrode may be a graphene electrode, or may include a graphene film.

일 실시예에 따르면, 상기 하이드로젤 중 탄소나노튜브의 함량은 0.01 내지 1 중량 %일 수 있다.According to one embodiment, the content of the carbon nanotubes in the hydrogel may be 0.01 to 1% by weight.

일 실시예에 따르면, 상기 조류세포는, 남조류 또는 녹조류일 수 있다.According to one embodiment, the avian cell can be a cyanobacterium or a green alga.

일 실시예에 따르면, 상기 조류세포는, 아나베나 (Anabeana), 노스톡 (Nostoc), 마이크로콜러스 (Microcolous), 스키조트릭스 (Schizothrix), 시네초코커스 (Synechococcus), 클로렐라 (chlorella), 장구말 (desmid), 파래(green laver) 및 해캄 (spirogyra)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나일 수 있다.According to one embodiment, the algae cells, Ana vena (Anabeana), no stock (Nostoc), micro call Russ (Microcolous), seukijo matrix (Schizothrix), cine chocolate coarse (Synechococcus), Chlorella (chlorella), gear end desmid , green laver , and spirogyra . < / RTI >

일 실시예에 따르면, 상기 조류세포가 녹조류인 경우, 상기 하이드로젤은 벤조퀴논을 더 포함할 수 있다.According to one embodiment, when the algae cells are green algae, the hydrogel may further include benzoquinone.

본 발명의 제2 측면은, 탄소나노튜브를 포함하는 하이드로젤을 제조하는 단계; 상기 하이드로젤 및 조류세포를 포함하는 전해질층을 제조하는 단계; 및 상기 전해질층, 산화전극, 이온교환막 및 환원전극을 조립하는 단계;를 포함하는, 광합성 전지 제조방법을 제공한다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a hydrogel, comprising: preparing a hydrogel comprising carbon nanotubes; Preparing an electrolyte layer comprising the hydrogel and algae cells; And assembling the electrolyte layer, the oxidizing electrode, the ion exchange membrane, and the reducing electrode.

일 실시예에 따르면, 상기 하이드로젤 중 탄소나노튜브의 함량은 0.01 내지 1 중량 %인 것일 수 있다.According to one embodiment, the content of the carbon nanotubes in the hydrogel may be 0.01 to 1% by weight.

일 실시예에 따르면, 상기 조류세포는, 아나베나 (Anabeana), 노스톡 (Nostoc), 마이크로콜러스 (Microcolous), 스키조트릭스 (Schizothrix), 시네초코커스 (Synechococcus), 클로렐라 (chlorella), 장구말 (desmid), 파래(green laver) 및 해캄 (spirogyra)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나일 수 있다. According to one embodiment, the algae cells, Ana vena (Anabeana), no stock (Nostoc), micro call Russ (Microcolous), seukijo matrix (Schizothrix), cine chocolate coarse (Synechococcus), Chlorella (chlorella), gear end desmid , green laver , and spirogyra . < / RTI >

본 발명의 광합성 전지는, 탄소나노튜브를 함유하는 하이드로젤 및 조류세포를 포함하는 전해질층을 포함함으로써, 조류세포의 생존률을 높이는 동시에 조류세포 막의 전자를 보다 효율적으로 포집할 수 있으므로, 장기간 사용할 수 있는 고효율의 광합성 전지를 구현할 수 있다.The photosynthetic cell of the present invention includes a hydrogel containing carbon nanotubes and an electrolyte layer containing algae cells to increase the survival rate of algae cells and to collect electrons of the algae cell membrane more efficiently, A highly efficient photosynthetic cell can be realized.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 광합성 전지의 모식도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 탄소나노튜브가 분산된 용액의 분산 정도를 나타내는 사진이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 탄소나노튜브가 분산된 용액의 120시간 후 분산 정도를 나타내는 사진이다.
도 4는, UV-Vis 흡수량을 나타낸 그래프이다.
도 5는, 시네초코커스 조류세포를 광학현미경으로 관찰한 이미지이다.
도 6은, 탄소나노튜브가 분산된 조류세포를 촬영한 SEM 이미지이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 광합성 전지를 촬영한 이미지(A) 및 이의 제작 과정을 나타낸 것(B)이다.
도 8은, 하이드로젤 내 탄소나노튜브가 포함되지 않은 전지의 전류를 나타낸 것이다.
도 9는, 하이드로젤 내 탄소나노튜브가 포함된 전지의 전류를 나타낸 것이다.
도 10은, 일실시예에 따른 미생물 유기 반도체의 전류-전압을 나타낸 그래프이다.1 is a schematic diagram of a photosynthetic cell according to an embodiment of the present invention.
2 is a photograph showing the degree of dispersion of a solution in which carbon nanotubes are dispersed, according to an embodiment of the present invention.
3 is a photograph showing the degree of dispersion of the carbon nanotube-dispersed solution after 120 hours according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing the absorption amount of UV-Vis.
Fig. 5 is an image of Cinechoccus bird cells observed under an optical microscope.
6 is an SEM image of a bird cell in which carbon nanotubes are dispersed.
FIG. 7 is an image (A) of a photosynthetic cell according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 (B) shows a manufacturing process thereof.
Fig. 8 shows the currents of the cells not containing the carbon nanotubes in the hydrogel.
FIG. 9 shows the current of a cell containing carbon nanotubes in a hydrogel.
10 is a graph showing a current-voltage of a microorganism organic semiconductor according to an embodiment.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.In the following, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference symbols in the drawings denote like elements.

아래 설명하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Various modifications may be made to the embodiments described below. It is to be understood that the embodiments described below are not intended to limit the embodiments, but include all modifications, equivalents, and alternatives to them.

실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the examples are used only to illustrate specific embodiments and are not intended to limit the embodiments. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises" or "having" and the like refer to the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this embodiment belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In the following description of the present invention with reference to the accompanying drawings, the same components are denoted by the same reference numerals regardless of the reference numerals, and redundant explanations thereof will be omitted. In the following description of the embodiments, a detailed description of related arts will be omitted if it is determined that the gist of the embodiments may be unnecessarily blurred.

본 발명의 제1 측면은, 산화전극; 전해질층; 이온교환막; 및 환원전극을 포함하고, 상기 전해질층은, 탄소나노튜브를 함유하는 하이드로젤 및 조류세포를 포함하는 것인, 광합성 전지를 제공한다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: an oxidation electrode; An electrolyte layer; Ion exchange membranes; And a reducing electrode, wherein the electrolyte layer comprises a hydrogel and algae cells containing carbon nanotubes.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미생물 연료전지의 모식도이다. 1 is a schematic diagram of a microbial fuel cell according to an embodiment of the present invention.

도 1에 나타난 바와 같이, 광합성 전지는, 산화전극, 전해질층, 이온교환막 및 환원전극을 포함하고, 전해질층은 하이드로젤 및 조류세포를 포함한다. 산화전극, 이온교환막, 및 환원전극이 순차적으로 적층된 구조를 가지며, 본 발명의 일 실시예에 다라 이온교환막과 환원전극 사이에 촉매층을 더 포함할 수 있다. As shown in Fig. 1, the photosynthetic cell includes an oxidizing electrode, an electrolyte layer, an ion exchange membrane, and a reducing electrode, and the electrolyte layer includes a hydrogel and algae cells. An oxidation electrode, an ion exchange membrane, and a reduction electrode are stacked in this order, and according to an embodiment of the present invention, a catalyst layer may be further interposed between the ion exchange membrane and the reduction electrode.

본 발명의 광합성 전지의 전해질층은, 탄소나노튜브를 함유하는 하이드로젤 및 조류세포를 포함한다. The electrolyte layer of the photosynthetic cell of the present invention includes hydrogels and algae cells containing carbon nanotubes.

탄소나노튜브(CNT)는 수 ㎚의 직경을 가진 길고 가느다란 튜브 모양의 구조를 갖는 탄소로 이루어진 물질로서, 단일벽 나노튜브(Single walled Nanotube)와 다중벽 나노튜브(Multiwall Nanotube)로 구분될 수 있다. 단일벽 나노튜브는 하나의 벽으로만 구성되어 있으며, 다중벽 나노튜브는 여러 개의 벽으로 구성되어 있다. 단일벽 탄소나노튜브는 다중벽 탄소나노튜브보다 유연해서, 여러 개가 로프로 뭉치는 경향이 있다. 이것을 다발형 탄소나노튜브(Nanotube Rope)라고 한다. 탄소나노튜브는 기계적인 강도가 크고, 표면적이 넓으며 전기전도도가 우수할 뿐만 아니라 화학적으로도 안정하기 때문에 전자를 전극에 효과적으로 전달하는 매개체로써 이용될 수 있다. Carbon nanotubes (CNTs) are materials made of carbon with a long, narrow tube-like structure with a diameter of several nanometers, and can be divided into single walled nanotubes and multiwall nanotubes. have. Single-walled nanotubes consist of only one wall, and multi-walled nanotubes are composed of several walls. Single-walled carbon nanotubes are more flexible than multi-walled carbon nanotubes, and many tend to aggregate into ropes. This is called a multi-type carbon nanotube (Nanotube Rope). Carbon nanotubes can be used as mediators for efficiently transferring electrons to electrodes because of their high mechanical strength, wide surface area, high electrical conductivity, and chemical stability.

본 발명의 전해질층은 탄소나노튜브(CNT)를 분산 혼합된 하이드로젤을 포함함으로써, 조류세포로부터 방출되는 전자를 효율적으로 포집할 수 있도록 하는 것이다. 본 발명에서 사용될 수 있는 탄소나노튜브(CNT)는 단일벽, 다중벽 또는 다발형의 모든 계열의 탄소나노튜브(CNT)를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에서 사용될 수 있는 탄소나노튜브(CNT)는 다양한 삽입제(Intercalant)로 개질된 것일 수 있으며, 1㎚ 내지 100㎛ 의 길이를 갖는 것 일 수 있다. The electrolyte layer of the present invention includes a hydrogel in which carbon nanotubes (CNTs) are dispersed and mixed, so that electrons emitted from algae cells can be efficiently collected. The carbon nanotubes (CNTs) that can be used in the present invention may include all kinds of carbon nanotubes (CNTs) of single wall, multiwall or bundle type. In addition, the carbon nanotubes (CNTs) that can be used in the present invention may be modified with various intercalants and may have a length of 1 nm to 100 탆.

일 실시예에 따르면, 일 실시예에 따르면, 상기 하이드로젤 중 탄소나노튜브의 함량은 0.01 내지 1 중량 %일 수 있다. 상기 탄소나노튜브의 함량이 하이드로젤에 대하여 0.01 중량% 미만이 되면 충분한 전기 전도성을 기대하기 어렵고 전극의 전기적 극성과 전자 방출의 특성이 미흡하게 되며, 1 중량%를 초과하면 전극용 조성물의 분산성 및 결합성을 저하시킬 수 있다. 하이드로젤 내에서 탄소나노튜브는 세포와 세포 사이에 잘 분산되어 배치되는 것이 바람직하다.According to one embodiment, the content of the carbon nanotubes in the hydrogel may be 0.01 to 1% by weight. When the content of the carbon nanotubes is less than 0.01% by weight based on the weight of the hydrogel, it is difficult to expect sufficient electrical conductivity, and the electrical polarity and electron emission characteristics of the electrode are insufficient. When the content is more than 1% by weight, And the bonding property can be lowered. It is preferable that the carbon nanotubes are arranged in a well dispersed state between the cells and the cells in the hydrogel.

본 발명에서 사용된 용어 '하이드로겔(hydrogel)'은 아쿠아겔이라고도 불리우는 3차원 네트워크 구조가 형성된 친수성의 겔을 의미하며, 수분 함량 때문에 천연 조직과 거의 유사한 탄성을 나타낸다. 본 발명에서 포함될 수 있는 하이드로겔은 세포의 생존 환경을 제공할 수 있는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있으며, 예컨대, pH, 온도 또는 대사물질 농도를 감지하는 스마트 겔(Smart Gel), 실리콘 하이드로겔, 폴리아크릴아마이드 하이드로겔, 아가로스 하이드로겔, 메틸셀룰로오스 하이드로겔, 폴리비닐 알코올 하이드로겔, 소듐 폴리아크릴레이트 하이드로겔, 아크릴레이트 하이드로겔, 콘드로이틴 하이드로겔, 글루코사민 하이드로겔, 글리코사미노글리칸 하이드로겔, 피브린 하이드로겔, 피브리노겐 하이드로겔, 트롬빈 하이드로겔, 히알루론산 하이드로겔 및 콜라겐 하이드로겔 등이 사용될 수 있으나 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.The term " hydrogel " as used herein refers to a hydrophilic gel having a three-dimensional network structure called an aquagel, and exhibits elasticity almost similar to that of natural tissue due to its moisture content. Hydrogels that may be included in the present invention may be used without limitation as long as they can provide a living environment of the cells. Examples of the hydrogels include Smart Gel for sensing pH, temperature or metabolite concentration, silicone hydrogel, Amide hydrogel, agarose hydrogel, methylcellulose hydrogel, polyvinyl alcohol hydrogel, sodium polyacrylate hydrogel, acrylate hydrogel, chondroitin hydrogel, glucosamine hydrogel, glycosaminoglycan hydrogel, fibrin hydrogel, Gel, fibrinogen hydrogel, thrombin hydrogel, hyaluronic acid hydrogel and collagen hydrogel, but the present invention is not limited thereto.

본 발명에서 사용된 용어 '조류(藻類, algae)세포'는 물에 살면서 식물처럼 광합성을 하는 생물을 포괄적으로 지칭하는 것으로, 녹조류(Chlorophyte), 갈조류(Phaeophyceae), 홍조류(Rhodophyte), 남조류(Cyanophyta), 규조류(Bacillariophycea), 와편모조류 (Dinophyta) 또는 착편모조류 (Haptophyta)를 포함한다. 이 중에서, 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. 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.The term 'algae cell' as used in the present invention refers to a creature living in the water such as a plant that photosynthesizes like a plant and includes chlorophyll, phaeophyceae, rhodophyte, cyanophyta, ), Diatoms (Bacillariophycea, Dinophyta or Haptophyta). Among them, cyanobacteria, also called spermatozoa and cyanobacteria, belong to primitive photosynthetic organisms and can belong to various species such as single-celled species, single-celled clusters and multicellular clusters. For example, Anabeana, Nostoc, Microcolous, Schizothrix, Synechococcus and the like. In many respects, cyanobacteria are located between bacteria and higher plants, and unlike higher plants, they are prokaryotic cells like bacteria, but they are similar to green plants in terms of nutrition. The green algae are all kinds of green algae among the prototypes. There are many kinds of green algae such as unicellular, multicellular and noncellular multi-nuclei. Most of them live in fresh water, but some live in seawater and chlorophyll a and b , Carotene, and xanthophylls. Green algae may include chlorella, desmid, green laver, spirogyra, and the like.

본 발명의 전해질층에 포함될 수 있는 조류세포는 남조류 또는 녹조류일 수 있다. 강, 바다에서 흔히 발견되는 남조류 또는 녹조류는 번식력이 강하며 광합성을 통하여 전자를 생성할 수 있어, 이들로부터 전자를 포집할 수 있다는 특징을 갖고 있어 광합성 전지에 사용되기에 적합하다. 특히 남조류의 경우, 전자가 존재하는 위치가 세포 외부 쪽에 존재하여, 전자를 포집하기에 더욱 용이할 수 있다. Algae cells that may be included in the electrolyte layer of the present invention may be cyanobacteria or algae. Cyanobacteria or green algae, which are commonly found in rivers and oceans, are highly fertilized and capable of generating electrons through photosynthesis, and are capable of collecting electrons from them, and thus are suitable for use in photosynthesis cells. Particularly, in the case of cyanobacteria, the position where the electrons exist exists outside the cell, so that it is easier to capture electrons.

일 실시예에 따르면, 상기 조류세포는, 아나베나 (Anabeana), 노스톡 (Nostoc), 마이크로콜러스 (Microcolous), 스키조트릭스 (Schizothrix), 시네초코커스 (Synechococcus), 클로렐라 (chlorella), 장구말 (desmid), 파래(green laver) 및 해캄 (spirogyra)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나 이상일 수 있다. According to one embodiment, the algae cells, Ana vena (Anabeana), no stock (Nostoc), micro call Russ (Microcolous), seukijo matrix (Schizothrix), cine chocolate coarse (Synechococcus), Chlorella (chlorella), gear end (desmid), it may be equal to or greater than at least any one selected from the group consisting of green laver (green laver) and spirogyra (spirogyra).

일 실시예에 따르면, 상기 조류세포가 녹조류인 경우, 상기 하이드로젤은 벤조퀴논을 더 포함할 수 있다. 녹조류를 사용하는 경우, 세포 내 전자를 포집하기 위한 매개체로서 하이드로젤 내 벤조퀴논을 포함하는 것이 바람직하다. 녹조류는 전자가 세포 내부에 존재하므로 전자를 포집할 수 있는 전자 매개체가 사용될 수 있으며, 이 경우 벤조퀴논은 세포 내 엽록체에 존재하는 전자를 포집하여 산화전극으로 전자를 전달하는 전자 매개체로서의 역할을 수행할 수 있다.According to one embodiment, when the algae cells are green algae, the hydrogel may further include benzoquinone. When green algae are used, it is preferable to include benzoquinone in the hydrogel as an agent for trapping intracellular electrons. In the case of green algae, an electron mediator capable of trapping electrons can be used because electrons are present in the cell. In this case, benzoquinone acts as an electron mediator that transfers electrons to the oxidation electrode by capturing electrons present in the cytoplasm can do.

일 실시예에 따르면, 본 발명에서 사용될 수 있는 산화전극은, 그래핀 전극이거나, 또는 그래핀 막을 포함하는 전극일 수 있다. 그래핀 막 자체가 산화전극으로의 역할을 수행할 수 있으며, 또는, 산화전극의 표면을 그래핀으로 코팅하여, 그래핀 막을 포함하는 산화전극이 사용될 수 있다. According to one embodiment, the oxidation electrode that may be used in the present invention may be a graphene electrode, or an electrode comprising a graphene film. The graphene film itself can serve as an oxidizing electrode, or an oxidizing electrode including a graphene film can be used by coating the surface of the oxidizing electrode with graphene.

본 발명에 따른 광합성 전지에서, 산화전극과 환원전극을 분리하는 이온교환막은 이온전도성 고분자 전해질막으로서, 전극 사이에서 수소이온을 전달하는 역할을 수행한다. 이온교환막은 수소이온의 전도도가 높고, 반응가스 투과도가 낮으며, 열화학적 안정성이 높은 것이 바람직하며, 보다 구체적으로 부직포, 솜, 마이크로여과막, 나피온 (Nafion) 또는 글래스 울(glass wool)이 사용될 수 있으며, 상업적으로 이용가능한 Nafion 117, AMX, ACS (Neosepta), AMI-7001 (Ultrex™), MA-40 (PO Stchekino), Gore-select(Gore) 또는 Aciplex&Flemion(Asahi) 등과 같은 이온 교환막 또한 사용될 수 있다. In the photosynthetic cell according to the present invention, the ion exchange membrane for separating the oxidized electrode and the reduced electrode is an ion conductive polymer electrolyte membrane, and plays a role of transferring hydrogen ions between the electrodes. The ion exchange membrane preferably has high conductivity of hydrogen ion, low reactivity gas permeability, and high thermochemical stability, and more specifically, nonwoven fabric, cotton, microfiltration membrane, Nafion or glass wool is used Ion exchange membranes such as Nafion 117, AMX, ACS (Neosepta), AMI-7001 (Ultrex ™), MA-40 (PO Stchekino), Gore-select (Gore) or Aciplex & Flemion .

본 발명의 환원전극과 이온교환막 사이에는 촉매층을 더 포함할 수 있으며, 본 발명에서 사용될 수 있는 촉매층을 구성하는 물질의 예시로는, 주석, 납, 구리, 수은, 은, 백금, 루테늄, 오스뮴, 백금-루테늄 합금, 백금-오스뮴 합금, 백금-팔라듐 합금 및 백금-M 합금(M은 Ga, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Sn, Mo, W, Rh 및 Ru로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 전이 금속) 등이 있다. 환원전극, 촉매층 및 이온교환막은 순차적으로 결합하여, 막-전극 접합체(Membrane electrode assembly)를 구성할 수 있다. The catalyst layer may further include a catalyst layer between the reducing electrode and the ion exchange membrane of the present invention. Examples of the material constituting the catalyst layer usable in the present invention include tin, lead, copper, mercury, silver, platinum, ruthenium, (M is at least one element selected from the group consisting of Ga, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Sn, Mo, W, Rh and at least one element selected from the group consisting of platinum-ruthenium alloys, platinum-osmium alloys, platinum- Ru, and the like), and the like. The reducing electrode, the catalyst layer, and the ion exchange membrane may be sequentially combined to constitute a membrane-electrode assembly.

본 발명의 광합성 전지의 구동 원리는 다음과 같다. The driving principle of the photosynthetic cell of the present invention is as follows.

광합성 미생물로부터 광합성 과정 중에 생성되는 전자는, 세포 사이에 분산된 탄소나노튜브를 통하여 그래핀 막으로 포집되어 전지의 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 형성되어, 최종적으로 전기가 생산될 수 있다. The electrons generated during the photosynthesis process from photosynthetic microorganisms are collected as graphene film through the carbon nanotubes dispersed in the cells and transferred to the anode of the cell. The hydrogen cations generated from the microorganisms are transferred to the ion of the microbial fuel cell ions through the semi-permeable material to the reducing electrode. The diffused hydrogen cation finally reacts with the electrons present in the reducing electrode and the dissolved oxygen and is reduced to water. In the flow of electrons generated in this process, a potential is formed between the reducing electrode and the oxidizing electrode, Electricity can be produced.

본 발명의 광합성 전지는, 전기 전도도가 우수하여 전자를 효과적으로 전달하는 매개체로써 역할을 수행하는 탄소나노튜브가 잘 분산된 하이드로젤을 포함하며, 광합성 미생물을 상기 하이드로젤 내에서 배양한다. 본 발명의 광합성 전지는, 하이드로젤 내 분산된 탄소나노튜브를 이용하여 광합성 미생물로부터 보다 효율적으로 전자를 포집하여 전극으로 전달할 수 있다. 또한, 본 발명의 광합성 전지는, 전기 전도성이 보다 높은 그래핀 막을, 산화전극으로 사용하거나 산화전극의 코팅 막으로 포함함으로써, 미생물의 세포 벽으로부터 전자를 보다 효율적으로 포집할 수 있으며, 이는 저항이 낮은 곳으로 전류의 흐름이 형성된다는 특징을 이용한 것이다.The photosynthetic cell of the present invention includes a hydrogel in which carbon nanotubes are well dispersed and plays a role as a mediator for efficiently transferring electrons with excellent electrical conductivity, and the photosynthetic microorganism is cultured in the hydrogel. The photosynthetic cell of the present invention can more efficiently collect electrons from the photosynthetic microorganisms using the carbon nanotubes dispersed in the hydrogel and transmit the collected electrons to the electrodes. The photosynthetic cell of the present invention can more efficiently collect electrons from the cell walls of microorganisms by using a graphene film having higher electric conductivity as an oxidizing electrode or as a coating film of an oxidizing electrode, And a current flow is formed at a low point.

본 발명의 제2 측면은, 탄소나노튜브를 포함하는 하이드로젤을 제조하는 단계; 상기 하이드로젤, 및 조류세포를 포함하는 전해질층을 제조하는 단계; 및 상기 전해질층, 산화전극, 이온교환막 및 환원전극을 조립하는 단계;를 포함하는, 광합성 전지 제조방법을 제공한다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a hydrogel, comprising: preparing a hydrogel comprising carbon nanotubes; Preparing an electrolyte layer comprising the hydrogel, and algae cells; And assembling the electrolyte layer, the oxidizing electrode, the ion exchange membrane, and the reducing electrode.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 기술된 것으로서, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. The following examples are provided for the purpose of illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

<실시예 1: 탄소나노튜브의 분산>&Lt; Example 1: Dispersion of carbon nanotubes >

용매에 따른 탄소나노튜브의 분산 정도를 비교 측정하기 위하여, 다양한 용매를 준비한 후 각각에 탄소나노튜브를 0.05 wt% 넣고 흔들어서 분산도를 측정하였다. In order to measure the degree of dispersion of carbon nanotubes according to the solvent, various solvents were prepared, and the degree of dispersion was measured by shaking the carbon nanotubes in an amount of 0.05 wt%.

도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 탄소나노튜브가 분산된 용액의 분산 정도를 나타내는 사진이다.  2 is a photograph showing the degree of dispersion of a solution in which carbon nanotubes are dispersed, according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참고하면, IPA, ODCB, NMP 및 DMF의 각각의 용매에 0.05wt%의 조건으로 탄소나노튜브를 분산시킨 경우, 가장 분산도가 낮은 것은 IPA였고, 분산도가 가장 좋은 것은 ODCB 용매를 사용한 경우였다.2, when the carbon nanotubes were dispersed in the respective solvents of IPA, ODCB, NMP and DMF under the condition of 0.05 wt%, IPA was the lowest dispersion degree, and ODCB solvent was the best dispersion degree Respectively.

도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 탄소나노튜브가 분산된 용액의 120시간 후 분산 정도를 나타내는 사진이다. 3 is a photograph showing the degree of dispersion of the carbon nanotube-dispersed solution after 120 hours according to an embodiment of the present invention.

도 3를 참고하면, ODCB 용매에 0.1, 0.05 및 0.01 wt%의 조건으로 탄소나노튜브를 분산시킨 모든 경우에서, 최초 분산 후 120시간이 지나도 별다른 차이 없이 분산된 상태가 계속 유지되는 것을 확인할 수 있었다. Referring to FIG. 3, it was confirmed that the carbon nanotubes were dispersed in the ODCB solvent at 0.1, 0.05, and 0.01 wt%, respectively, and the dispersed state remained unchanged even after 120 hours from the initial dispersion .

<실시예 2: UV- Vis 흡수도 측정>&Lt; Example 2: UV- Vis absorption measurement >

동일한 부피의 물과 탄소나노튜브 0.01 중량 %를 포함하는 물을 준비한 후에, 자외선-가시광선 흡수도를 측정하였다.After preparing water containing the same volume of water and 0.01 wt% of carbon nanotubes, ultraviolet-visible light absorbance was measured.

도 4는, UV-Vis 흡수량을 나타낸 그래프이다.4 is a graph showing the absorption amount of UV-Vis.

도 4를 참고하면, 탄소나노튜브 0.01 중량 %를 포함하는 경우, 흡수도가 월등하게 높았으며, 특히 200 내지 300 nm (주로 자외선 영역)에서의 흡수도가 높았다. Referring to FIG. 4, when 0.01 wt% of carbon nanotubes are contained, the degree of absorption is remarkably high, and particularly, the absorbance at 200-300 nm (mainly in the ultraviolet region) is high.

<실시예 3: 광합성 전지의 제조>&Lt; Example 3: Production of photosynthetic cell &gt;

1) 카본매쉬/Pt/네피온 제작1) Carbon mesh / Pt / Nephion production

5 cm x 5 cm 크기의 카본 매쉬(carbon mash), 나피온 117 (Nafion 117), 얇은 막 형태의 납 (Pt)를 가열 압착기를 이용하여 20 MPa로 압착하였으며, 카본매쉬/Pt/나피온 순으로 접촉하도록 하였다. A 5 cm x 5 cm carbon mash, Nafion 117, and a thin film of lead (Pt) were squeezed at 20 MPa using a hot press, and the carbon mesh / Pt / Nafion .

2) 하이드로젤 제조 2) Manufacture of hydrogel

증류수에 Polyethylene (glycol) Diacrylate (PEGDA, 시그마 알드리치 구매)를 1wt에서 10wt% 범위로 용해시켜 PEGDA용액을 만들었다. PEGDA 용액에 탄소나노튜브 분말 (CNT, 한화케미컬 구매)를 0.1 내지 1 wt% 범위에서 CNT 분산 용액을 제조하였다. 시네초코커스 (Synechococcus) 남조류 세포를 한달 정도 Blue Green Medium (BG11) 배양액에서 성장시킨 후 UV 램프로 3회 정도 조사하여 경화시켰다. 도 5는 상기 시네초코커스 남조류 세포를 촬영한 광학현미경 이미지이고, 도 6은 탄소나노튜브가 분산된 시네초코커스 남조류 세포를 촬영한 SEM 이미지이다.PEGDA solution was prepared by dissolving Polyethylene (glycol) Diacrylate (PEGDA, Sigma Aldrich) in distilled water in the range of 1 wt% to 10 wt%. A carbon nanotube powder (CNT, purchased from Hanwha Chemical) was added to the PEGDA solution in the range of 0.1 to 1 wt% to prepare a CNT dispersion solution. Synechococcus cyanobacteria were grown in Blue Green Medium (BG11) culture medium for about one month, and then cured by irradiation with UV lamp three times. FIG. 5 is an optical microscope image of the Cineachocarpus cyanobacterium, and FIG. 6 is an SEM image of a Cynachocercus cyanobacterium cell dispersed with carbon nanotubes.

3) 그래핀/Pt제작3) Graphene / Pt fabrication

5 cm x 5 cm 크기의 그래핀 막과 납 (Pt)를 가열 압착기를 이용하여 20 MPa로 압착하였으며, 그래핀/Pt 막을 제조 하였다.A graphene / Pt film was prepared by pressing a 5-cm × 5-cm graphene film and lead (Pt) with a hot press at 20 MPa.

4) 전지의 조립 4) Assembly of battery

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 광합성 전지의 모식도 이고, 도 5는 상기 광합성 전지의 측면도 및 이의 제작 과정을 나타낸 것이다. 도 1 및 도 5에 도시된 것과 같이 카본메쉬/Pt/네피온 위에, 하이드로겔을 배치하고, 그 위에 그래핀 막/Pt을 배치하여 전지를 제작하였다. 상기 전지는 산소 및 수분노출 조정을 위한 패킹 기술 적용 미생물 기반 에너지 소자에 적합하도록 1~2㎜의 두께 및 2x2㎝의 규격으로 제작되었다.FIG. 1 is a schematic view of a photosynthetic cell according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a side view of the photosynthetic cell and a manufacturing process thereof. As shown in Figs. 1 and 5, a hydrogel was disposed on a carbon mesh / Pt / nepion, and a graphene film / Pt was disposed thereon to prepare a battery. The cell was fabricated to a thickness of 1 to 2 mm and a size of 2 x 2 cm to accommodate microbial-based energy devices employing packing techniques for oxygen and moisture exposure control.

<실시예 4: 전류 측정>&Lt; Example 4: Current measurement >

본 발명에 따른 광합성 전지를 제조한 후, 전류를 측정하였다. After manufacturing the photosynthetic cell according to the present invention, the current was measured.

도 8은, 하이드로젤 내 탄소나노튜브가 포함되지 않은 전지의 전류를 나타낸 것이며, 도 9는, 하이드로젤 내 탄소나노튜브가 포함된 전지의 전류를 나타낸 것이다.FIG. 8 shows the current of a cell not including the carbon nanotube in the hydrogel, and FIG. 9 shows the current of the cell including the carbon nanotube in the hydrogel.

도 8 및 도 9를 참고하면, 탄소나노튜브가 포함된 하이드로젤을 포함하는 전지의 경우, 최대 전류에 도달하는 시간이 짧고 최대 전류값 또한 높으며, 암반응에서 광반응으로 바뀌더라도 빠르게 전류 값이 상승하였다.8 and 9, in the case of a cell including a hydrogel containing carbon nanotubes, the time for reaching the maximum current is short, the maximum current value is also high, and even when the reaction is changed from the dark reaction to the light reaction, Respectively.

<실시예 5: 전류-전압 측정>&Lt; Example 5: Current-voltage measurement >

본 발명에 따른 광합성 전지의 전극과 전해질을 이용하여 반도체 소자를 제조하였다. 종래의 TIPS-pentacene을 포함하는 유기 반도체와, 본 발명의 일실시예에 따른 미생물 유기 반도체로서, TIPS-pentacene에 탄소나노튜브를 분산하여 제조된 미생물 유기 반도체의 전류-전압을 측정하였다.A semiconductor device was fabricated using the electrodes and electrolyte of the photosynthetic cell according to the present invention. The current-voltage of a conventional organic semiconductor including TIPS-pentacene and a microorganism organic semiconductor prepared by dispersing carbon nanotubes in TIPS-pentacene as a microorganism organic semiconductor according to an embodiment of the present invention was measured.

도 10은, 일실시예에 따른 미생물 유기 반도체의 전류-전압을 나타낸 그래프이다.10 is a graph showing a current-voltage of a microorganism organic semiconductor according to an embodiment.

도 10을 참고하면, 탄소나노튜브가 포함된 TIPS-pentacene의 반도체 소자의 경우, 전압에 따라 전류가 증가하는 것을 확인하였다.Referring to FIG. 10, in the case of a TIPS-pentacene semiconductor device including carbon nanotubes, it was confirmed that the current increases according to the voltage.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. For example, if the techniques described are performed in a different order than the described methods, and / or if the described components are combined or combined in other ways than the described methods, or are replaced or substituted by other components or equivalents Appropriate results can be achieved.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

Claims (10)

산화전극; 전해질층; 이온교환막; 및 환원전극;을 포함하고,
상기 전해질층은, 탄소나노튜브를 함유하는 하이드로젤 및 조류세포를 포함하는 것인, 광합성 전지.
Oxidation electrode; An electrolyte layer; Ion exchange membranes; And a reducing electrode,
Wherein the electrolyte layer comprises a hydrogel and algae cells containing carbon nanotubes.
제1항에 있어서,
상기 산화전극은, 그래핀 전극이거나, 또는 그래핀 막을 포함하는 것인, 광합성 전지.
The method according to claim 1,
Wherein the oxidation electrode is a graphene electrode or comprises a graphene film.
제1항에 있어서,
상기 하이드로젤 중 탄소나노튜브의 함량은 0.01 내지 1 중량 %인 것인, 광합성 전지.
The method according to claim 1,
Wherein the content of the carbon nanotubes in the hydrogel is 0.01 to 1 wt%.
제1항에 있어서,
상기 조류세포는, 남조류 또는 녹조류인, 광합성 전지.
The method according to claim 1,
The algal cell is a cyanobacterial or algae.
제1항에 있어서,
상기 조류세포는, 아나베나 (Anabeana), 노스톡 (Nostoc), 마이크로콜러스 (Microcolous), 스키조트릭스 (Schizothrix), 시네초코커스 (Synechococcus), 클로렐라 (chlorella), 장구말 (desmid), 파래(green laver) 및 해캄 (spirogyra)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나인, 광합성 전지.
The method according to claim 1,
The avian cells are know vena (Anabeana), no stock (Nostoc), micro call Russ (Microcolous), seukijo matrix (Schizothrix), cine chocolate coarse (Synechococcus), Chlorella (chlorella), equipment end (desmid), greener ( green laver , and spirogyra . &lt; IMAGE &gt;
제4항에 있어서,
상기 조류세포가 녹조류인 경우,
상기 하이드로젤은 벤조퀴논을 더 포함하는 것인 광합성 전지.
5. The method of claim 4,
When the avian cell is a green alga,
Wherein the hydrogel further comprises benzoquinone.
탄소나노튜브를 포함하는 하이드로젤을 제조하는 단계;
상기 하이드로젤 및 조류세포를 포함하는 전해질층을 제조하는 단계; 및
상기 전해질층, 산화전극, 이온교환막 및 환원전극을 조립하는 단계;를 포함하는, 광합성 전지 제조방법.
Preparing a hydrogel comprising carbon nanotubes;
Preparing an electrolyte layer comprising the hydrogel and algae cells; And
Assembling the electrolyte layer, the oxidizing electrode, the ion exchange membrane, and the reducing electrode.
제7항에 있어서,
상기 산화전극은, 그래핀 전극이거나, 또는 그래핀 막을 포함하는 것인, 광합성 전지 제조방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the oxidizing electrode is a graphene electrode or comprises a graphene film.
제7항에 있어서,
상기 하이드로젤 중 탄소나노튜브의 함량은 0.01 내지 1 중량 %인 것인, 광합성 전지 제조방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the content of the carbon nanotubes in the hydrogel is 0.01 to 1% by weight.
제7항에 있어서,
상기 조류세포는, 아나베나 (Anabeana), 노스톡 (Nostoc), 마이크로콜러스 (Microcolous), 스키조트릭스 (Schizothrix), 시네초코커스 (Synechococcus), 클로렐라 (chlorella), 장구말 (desmid), 파래(green laver) 및 해캄 (spirogyra)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나인, 광합성 전지 제조방법.8. The method of claim 7,
The avian cells are know vena (Anabeana), no stock (Nostoc), micro call Russ (Microcolous), seukijo matrix (Schizothrix), cine chocolate coarse (Synechococcus), Chlorella (chlorella), equipment end (desmid), greener ( green laver , and spirogyra . &lt; RTI ID = 0.0 &gt; 11. &lt; / RTI &gt;
KR1020170076765A 2016-06-16 2017-06-16 Photosynthetic cell based on graphene and cabon nanotube and manufacturing method thereof KR101957023B1 (en)

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