污水尿液能发电微生物燃料电池技术获突破

2019-08-15 19:27:21 来源: 达州信息港

  讯:微生物燃料电池并不是一个新概念。早在1910年,英国植物学家马克 比特首次发现了细菌的培养液能够产生电流,他用铂作为电极成功制造出了世界块微生物燃料电池。近,美国宾夕法尼亚州立大学环境工程系教授BruceLogan的研究组尝试开发微生物燃料电池,试图将未经处理的污水转变成干净的水,同时发电。该项技术未来还可能实现海水淡化。

  科技的发展能令许多尘封的梦想照进现实。一块看上去如此 微小 的电池,究竟隐含了怎样 巨大 的能量?

  污水中蕴含电能价值

  目前,费时、费钱,还消耗大量能量,基本是个只投入不产出的行业,成为各国政府头疼的一大难题。有数据称,5%的电力消费被用于。因此,又能净化水质、又能发电的微生物燃料电池一旦出现,将有望把污变成一个有利可图的产业。BruceLogan教授认为,未来污水处理厂通过使用微生物燃料电池不仅可以满足自身用电,还能向外输电,做到。

  虽然目前还没有商业产品问世,但多伦多大学的科学家戴维 伯格雷曾估计,污水中潜在的电能价值是其处理成本的10倍。BruceLogan教授则认为,只要能利用潜在电能的1/20,污水处理厂就可以解决污水处理成本。不过他估计,微生物燃料电池实现工业应用还需5~10年。在现阶段,突破工业应用的关键问题仍然是如何继续降低成本、提高电池性价比。

  据悉,在早期的研究中,BruceLogan所在的研究小组使用了大量昂贵的材料,如昂贵的石墨电极、聚合物以及铂等贵金属。但其的电池系统已经使用了更便宜并且更的材料。 我们现在已经可以不用任何贵金属了。 BruceLogan教授说。

  尚处于实验室阶段但应用前景广阔

  中国科学院广州能源所研究员孔晓英表示,微生物燃料电池目前还处于实验室研究阶段。但经过科研工作者的不懈努力,它在各个方面都取得了显著突破。

  微生物燃料电池的应用范围相当广泛,原料已由简单的葡萄糖、乙酸发展到各种废水、农业和畜牧废弃物、城市生活有机垃圾、海水河水沉积物等复杂的材料。在功能上,也由单纯的产电拓展到处理废水、辅助产氢、海水淡化、土壤修复及CO2的捕获等。微生物燃料电池有很多不同的 模样 ,从两室到阴极和质子膜压合在一起的单室,从有膜到无膜,从电池单体到电池组,小到纽扣电池,大到大型柱状电池,无不体现了科研人员丰富的想象力及创造力。

  微生物燃料电池与其他电池相比,具有燃料来源多样化、操作条件温和、无需能量输入、能量利用的高效性、生物相容性等独有特点。但是与化学燃料电池相比,微生物燃料电池的功率输出大约低4个数量级。

  虽然微生物燃料电池在电能输出方面没有竞争优势,但是在很多方面有很好的应用前景,不仅可有效应对,还可将废水中的有机污染物转变成电能,能为边远地区或无人的地方提供微能源,修复土壤,淡化盐水,协助产氢,它还可以成为新型的人体起搏器、生物传感器等。然而,如何集成各方面的优势技术,使微生物燃料电池得到广泛应用是亟待解决的问题。另外,利用复杂有机物产电的机制、微生物群落代谢络等问题仍需深入研究。

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