生活污水看上去不太像電池的能量來(lái)源,但一種新近問(wèn)世的“微生物電池”可以將污水中的有機物轉化為電能,其效率已接近某些商業(yè)化的太陽(yáng)能電池。
斯坦福大學(xué)研究人員16日在美國《國家科學(xué)院學(xué)報》上報告說(shuō),這種“微生物電池”的陽(yáng)極上有產(chǎn)電菌,陰極為氧化銀固體。電池工作時(shí),陽(yáng)極上的產(chǎn)電菌從生活污水中攝取有機物,其分解并獲得電子,這些電子通過(guò)外電路傳遞到陰極,從而產(chǎn)生電流。
過(guò)去十多年里有多個(gè)研究小組探索利用產(chǎn)電菌來(lái)制造“微生物電池”,但能量轉化效率一直不如人意。斯坦福大學(xué)研究人員發(fā)明的這種“微生物電池”盡管設計簡(jiǎn)單,但能量轉化效率高達30%,與一些商業(yè)化太陽(yáng)能電池相當。
研究負責人、斯坦福大學(xué)副教授崔屹對新華社記者解釋說(shuō),這種“微生物電池”效率提高,主要是因為使用了氧化銀作為陰極材料。
用了氧化銀陰極后,不會(huì )像以前的一些類(lèi)似電池那樣有氧擴散至陽(yáng)極,導致有機物被氧化消耗而降低效率。其次,氧化銀陰極還可重復使用,并且循環(huán)利用的過(guò)程不需要消耗太多能量。陰極上的氧化銀得到電子后會(huì )還原為銀,當氧化銀都轉化為銀時(shí),將陰極從電池系統中取出,又可以重新氧化為氧化銀循環(huán)使用。
一旦這種技術(shù)得到應用,或許可以節約處理污水所需的電力。崔屹說(shuō):“處理1立方米的典型市政生活污水需要消耗約0.6千瓦時(shí)能量,而污水中以還原性有機物的形式存在的能量大約有2千瓦時(shí)。如果能有30%的能量轉化效率,我們就能回收約0.6千瓦時(shí)的電能。”
不過(guò)氧化銀造價(jià)相對較高,限制了這種“微生物電池”的大規模應用。崔屹說(shuō),他們正在利用材料科學(xué)和納米技術(shù)開(kāi)發(fā)新型廉價(jià)陰極材料,相信很快會(huì )有新的進(jìn)展。