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新型微生物电池利用污水高效发电
发表日期: 2016-04-15 作者: 科技日报 点击率:
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  据物理学家组织网916日报道,美国斯坦福大学的工程师设计出一种从污水中提取潜在电能的新型方式,即使用自然界存在的产电菌设计的一种微生物电池,能够在消化分解污水中动植物废物时,充当小型的高效发电厂。该研究成果刊登在最新一期的《美国国家科学院院刊》上。 

  研究人员估计,这种微生物电池可以提取约30%在废水中的潜在能源,与市面销售最好的太阳能电池的光电转换率大致相同。希望未来可将其用于污水处理厂,或者在湖泊、沿海水域的死亡区分解有机污染物,如消耗氧气水平和令海洋生物窒息的化肥残留和其他有机废物。 

  该大学土木与环境工程学系柯瑞多教授介绍,在实验室里,该微生物电池的原型如同D型电池般大小,带有一正一负两个电极。将其没入一瓶阴暗的废水之中,产电菌附着在负电极犹如黏在船体上的藤壶,对水中有机废物颗粒大快朵颐,所发出的电子被电池正极捕获。研究人员称其在捕捞电子。 

  在过去的十几年来,几个研究小组尝试了各种方式使用这种不寻常类型的细菌发电,但实验证明,其能源效率尚有待提高。而新型微生物电池设计成可使这些产电菌简单工作,并且高效发电。 

  通过电子显微镜可见,在电池的负极,产电菌将其乳白色卷须粘住碳丝,作为有效电导体。当这些微生物摄取有机物后转换成生物燃料,它们多余的电子流动到碳丝和穿过正电极,而电极是由可吸引电子的材料氧化银构成。在正电极存储多余电子的过程中,一天左右可满荷电子,而流入正极节点的电子逐渐使氧化银减少形成银,最大程度上将其还原为银,然后将银从电池中取出,又可重新形成氧化银循环使用。 

  研究人员称,微生物电池是值得努力开发的,因为它可以弥补一些现在用于处理废水的电力。而目前在发达国家废水处理耗电占总用电负荷的3%左右。研究人员说,未来最大的挑战将是找到一种廉价而高效的正极节点材料。现在所展示的是采用氧化银的原理,但银太贵不适合大规模应用。虽然寻找更为实用的材料正在进行中,但寻找替代者尚需一段时间。(华凌) 

 
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