[发明专利]增强光合作用的多层生物反应系统

权利要求书

1.一种多层生物反应系统，其包含：

并入光转换材料的顶部，所述光转换材料包括一层或多层的上转换发光材料和一层或多层的下转换发光材料；

支撑所述顶部的侧壁，其至少部分并入所述光转换材料，所述光转换材料包括一层或多层的上转换发光材料和一层或多层的下转换发光材料；

具有位于所述顶部附近的收集器的光管，所述收集器用于收集阳光，并通过位于所述多层生物反应系统内部的光导管将所述光传送至所述多层生物反应系统的多个层；

多个生物反应器，用于容纳处于包含养分的培养基中的光合生物，并被定位成从所述光管和光导管接收光以进行光合作用；

管道，被定位成连通废二氧化碳排放源和废热排放源与所述多层生物反应系统的内部，从而为所述生物反应器提供二氧化碳和热。

2.根据权利要求1所述的多层生物反应系统，其中所述光合生物是藻类。

3.根据权利要求1所述的多层生物反应系统，其另外包含包围一个或多个生物反应器的一个或多个水浴器，用于将所述生物反应器维持在选定温度或温度范围。

4.根据权利要求1所述的多层生物反应系统，其另外包含位于所述多层生物反应系统的一个或多个侧面上的一个或多个定日镜，用于通过定日镜集光器来收集阳光，并通过光导管将来自所述定日镜集光器的所述阳光传送至所述多层生物反应系统的较低层。

5.根据权利要求4所述的多层生物反应系统，其中所述定日镜集光器被光转换材料覆盖，所述光转换材料包括一层或多层的上转换发光材料和一层或多层的下转换发光材料。

6.根据权利要求1所述的多层生物反应系统，其中所述光管的收集器被光转换材料覆盖，所述光转换材料包括一层或多层的上转换发光材料和一层或多层的下转换发光材料。

7.根据权利要求1所述的多层生物反应系统，其中所述多个生物反应器中的每一个都被光转换材料所覆盖，所述光转换材料包括一层或多层的上转换发光材料和一层或多层的下转换发光材料。

8.根据权利要求1所述的多层生物反应系统，其另外包含多个沿着所述顶部和/或壁的边缘定位的光伏电池，所述定位使得所述光伏器件不干扰被传送入所述多层生物反应系统的所述阳光。

9.根据根据权利要求1所述的多层生物反应系统，其中所述光转换装置的下转换发光材料包含量子点。

10.根据权利要求9所述的多层生物反应系统，其中所述量子点的核包含一种或多种选自IIA-VIA、IIIA-VA、IVA-IVA和IVA-VIA半导体的材料。

11.根据权利要求10所述的多层生物反应系统，其中所述量子点的所述核的大小范围是1nm至50nm。

12.根据权利要求3所述的多层生物反应系统，其另外包含一个或多个热泵，所述热泵使用废热将所述一个或多个水浴器维持在选定温度或温度范围。

13.根据权利要求1所述的多层生物反应系统，其另外包含一个或多个热泵，所述热泵使用废热蒸馏海水或废水，从而为所述生物反应器提供洁净水以供所述光合生物的生长。

14.一种用于增强光合生物培养的方法，其包括：

提供具有一层或多层的上转换发光材料和一层或多层的下转换发光材料的多层生物反应系统；

接收穿过所述上转换和下转换发光材料的光，使得所接收光的波长范围基本上是在可用于光合作用的范围内；

在位于所述多层生物反应系统内的一个或多个生物反应器中容纳光合生物，并接收穿过所述上转换和下转换发光材料的光；和

从外部来源为所述光合生物提供废热和废二氧化碳，从而增强光合作用。

15.根据权利要求14所述的用于增强光合生物培养的方法，其中所述光合生物是用于生产生物燃料的前体生物。

16.根据权利要求15所述的用于增强光合生物培养的方法，其中所述光合生物是藻类。

17.根据权利要求14所述的用于增强光合生物培养的方法，其中所述生物反应器另外容纳用于所述光合生物的水和养分。

18.根据权利要求17所述的用于增强光合生物培养的方法，其另外包括通过泵送来循环所述水和养分。