微型光合作用发电细胞的集成生物电化学模型

开发了一个简单的第一性原理数学模型，用于预测微型光合作用发电细胞（$\mu$PSC）的性能，这是一种在光照下通过利用光合作用中的电子来产生电能的电化学装置。采用集总参数方法建立模型，其中电化学动力学速率常数和扩散效应被集总为一个单一的特征速率常数$K$。通过最小化实验数据与模型预测的电流和电压之间的平方误差和（SSE），对$\mu$PSC的$K$进行了非参数估计。通过将模型预测的$v-i$特性与未用于参数估计的实验数据进行比较，验证了所开发的模型。对设计参数和操作参数的敏感性分析揭示了性能增强的有趣见解。模型分析还表明，在此$\mu$PSC中观察到两种不同的操作状态。这种建模方法可用于其他$\mu$PSC设计，以进行性能增强研究。