鉅大LARGE | 點擊量：780次 | 2021年09月28日
賓夕法尼亞州立大學(xué)開發(fā)微生物燃料動力電池
美國賓夕法尼亞州立大學(xué)環(huán)境工程系教授BruceLogan的研究組正在嘗試開發(fā)微生物燃料動力鋰電池，可以把未經(jīng)處理的污水轉(zhuǎn)變成干凈的水，同時發(fā)電。無論對發(fā)展我國家還是發(fā)達(dá)國家，這項一舉兩得的技術(shù)都相當(dāng)誘人。更誘人的是，據(jù)美國國家自然科學(xué)基金會（NSF）網(wǎng)站消息，該項技術(shù)未來還可能實現(xiàn)海水淡化，成為一舉三得的技術(shù)。
污水處理費時、費錢還消耗大量能量，基本是個只投入不產(chǎn)出的行業(yè)，也是讓各國政府頭疼的一大難題。有數(shù)據(jù)稱，5%的電力消費被用于污水處理。根據(jù)美國國家發(fā)展委員會統(tǒng)計，美國每年要處理330億加侖的生活污水，處理費用大約為250億美元，其中大部分為能源成本。
因此，又能凈化水質(zhì)、又能發(fā)電的微生物燃料動力鋰電池一旦出現(xiàn)，將有望把污水處理變成一個有利可圖的產(chǎn)業(yè)。Logan認(rèn)為，未來污水處理廠通過使用微生物燃料動力鋰電池不僅可以滿足自身用電，還能向外輸電。
傳統(tǒng)的燃料動力鋰電池利用氫氣發(fā)電，但Logan和他的研究小組首次嘗試使用富含有機(jī)物的污水來發(fā)電。理論上說，直接將污水倒入燃料動力鋰電池就可以發(fā)電同時凈化污水。該電池系統(tǒng)的工作原理是：污水中的細(xì)菌以有機(jī)物為食，隨之釋放電子，電子在燃料動力鋰電池的碳棒上集聚，在水中形成電流回路。一旦放電能力提高到一定程度，就可加以利用。
早在2005年，Logan的小組就宣布研制出微生物燃料動力鋰電池。他們在實驗室里出現(xiàn)了72瓦的電流，用以驅(qū)動一個小風(fēng)扇。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
最近幾年，實驗室在NSF的資助下又獲得一系列進(jìn)展。例如，除了出現(xiàn)電流，給系統(tǒng)另外加上一點電壓，還能出現(xiàn)氫氣。氫氣是一種環(huán)境友好的清潔能源，有多種工業(yè)用途。
另外，Logan還在試驗往燃料動力鋰電池中通入海水，這樣不僅能夠出現(xiàn)更多的電能，假如試驗成功，該系統(tǒng)就可以同時出現(xiàn)能量、處理污水并淡化海水，可謂一箭三雕。
實際上，微生物燃料動力鋰電池并不是一個新概念。早在1910年，英國植物學(xué)家馬克·比特首次發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌的培養(yǎng)液能夠出現(xiàn)電流，他用鉑作為電極成功制造出了前列個微生物燃料動力鋰電池；1984年，美國制造了一種能在外太空使用的微生物燃料動力鋰電池，它的燃料為宇航員的尿液和活細(xì)菌，不過放電率極低。
除了Logan，世界上還有其他的研究組在開發(fā)微生物燃料動力鋰電池，不過都沒有走出實驗室。
雖然目前還未有商業(yè)產(chǎn)品問世，但多倫多大學(xué)的科學(xué)家戴維·伯格雷曾估計污水中潛在的電能價值是其處理成本的10倍。Logan則認(rèn)為，只要能利用潛在電能的1/20，污水處理廠就可以解決污水處理成本。不過他估計，微生物燃料動力鋰電池實現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用還需5～10年。
在現(xiàn)階段，Logan指出，突破工業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵問題仍然是如何繼續(xù)降低成本、提高電池性價比。
據(jù)悉，在早期的研究中，Logan小組使用了大量昂貴的材料，如昂貴的石墨電極、聚合物以及鉑等貴金屬。但其最新的電池系統(tǒng)已經(jīng)使用了更便宜并且環(huán)境友好的材料。我們現(xiàn)在已經(jīng)可以不用任何貴金屬。Logan說。
