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燃料电池的新驱动——奶酪  

2010-05-20 13:19:15|  分类: 新鲜科技 |  标签: |举报 |字号 订阅

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燃料电池的新驱动——奶酪 - vividscience - VividScience
       这看上去似乎有点荒谬。在替代能源的搜寻过程中,研究人员发现燃料电池可以由奶酪驱动,至少是被其制造过程中的副产品乳浆所驱动。

       通常情况下,燃料电池是靠氢来供能的,然而,科学研究致力于帮助工厂实现从废料中获取能量,例如,把有机物直接转为电能。

       乔治亚州的Patras综合大学的一名生物工程师Antonopoulou说:“乳浆中含有丰富的乳糖,燃料电池中的人工培养菌可以分解乳糖来产生电流。事实上生物燃料电池并不是一个新的东西,他们在过去的几年里受到了关注是因为它兼具同时处理污水和发电的能力。

       含有乳浆之类的有机物会对环境造成破坏,因而现在很多政府都制定了苛刻的制度,要求工厂处理前就付清治理费用。Antonopoulou博士提到,70%的乳浆来自用于制造奶酪的牛奶中,因此一个小型的羊奶酪生产基地每年就得治理4000吨的乳浆。

       而生物电池不仅可以帮奶酪业解决此难题,啤酒业,养猪业,食品加工业乃至生活污水的处理都可得益于此技术。传统的燃料电池使用比如氢这样的催化剂来加速氧化燃料,使之分解为正离子和负离子。正离子被吸引到第二电极,自由电子却因膜或电解质的阻止而不得不通过导线抵达第二电极,这就形成了电流。生物电池的原理也是如此,只是其中的催化剂被替换成了包含在电池内部的细菌。缺氧的环境下(氧气被隔绝),燃料在微生物新陈代谢的作用下发生的天然化学反应,会释放出离子,并产生电流。

       英国Bristol Robotics实验室的负责人Chris Melhuish说,理论上任何的有机物质都可以制作生物电池的燃料,你所需要做的是找到合适的细菌来进行分解。Melhuish医生曾花费数年的时间来研究家庭污水的处理问题,但要找到合适的细菌着实不易。他说,理论上你要用那些未处理过的,廉价而又常见的废品来做燃料。但通常来说,在提炼过的一些燃料上添加一些人造糖类,比如葡萄糖,细菌的工作会更有效。同时,他也解释说,利用当地废水培养得到的培养菌,它们稀释乳浆的能力接近于精炼燃料上培养的细菌。而问题是输出电能仅仅是毫安级的,只能给手机提供能量。

       此外,生物电池还有其它方面的问题。起初,Antonopoulou医生和他的同事发现这种电池的库伦效率(可以估量回路中的电子通过率)相当低。从第二组实验的细菌中发现,这是因为,他们的自身的乳浆也被吸收走了。因此,通过使用杀菌过的乳浆,它们的库伦效率提升到了25%。

       研究人员还表示,将来整个能源装置还需要改进,需要设计出一种内部表面积有所扩大的电极。而所有障碍中最大的一个便是缺少资金来研发有效支持这种电池的材料。

       就目前而言,Antononpoulou医生和Melhuish医生只能使用为传统燃料电池设计的电极。然而,一旦所有的难关被攻克,技术达到工业水准,生物燃料电池就有可能产生足够的电能,好比一开始的工业沼气那样,也是利用废料在厌氧消化池中产生。假以时日,技术定会成熟,就像优质的奶酪一样。

       科学家追踪:http://people.brl.ac.uk/people/template.jsp?username=chris

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