生活污水看上去不太像電池的能量來源,但一種新近問世的“微生物電池”可以將污水中的有機物轉(zhuǎn)化為電能,其效率已接近某些商業(yè)化的太陽能電池。
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,這種“微生物電池”的陽極上有產(chǎn)電菌,陰極為氧化銀固體。電池工作時,陽極上的產(chǎn)電菌從生活污水中攝取有機物,其分解并獲得電子,這些電子通過外電路傳遞到陰極,從而產(chǎn)生電流。
過去十多年里有多個研究小組探索利用產(chǎn)電菌來制造“微生物電池”,但能量轉(zhuǎn)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(shè)計簡單,但能量轉(zhuǎn)化效率高達(dá)30%,與一些商業(yè)化太陽能電池相當(dāng)。
研究負(fù)責(zé)人、斯坦福大學(xué)副教授崔屹對新華社記者解釋說,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,不會像以前的一些類似電池那樣有氧擴(kuò)散至陽極,導(dǎo)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(fù)使用,并且循環(huán)利用的過程不需要消耗太多能量。陰極上的氧化銀得到電子后會還原為銀,當(dāng)氧化銀都轉(zhuǎn)化為銀時,將陰極從電池系統(tǒng)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(yīng)用,或許可以節(jié)約處理污水所需的電力。崔屹說:“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。如果能有30%的能量轉(zhuǎn)化效率,我們就能回收約0.6千瓦時的電能。”
不過氧化銀造價相對較高,限制了這種“微生物電池”的大規(guī)模應(yīng)用。崔屹說,他們正在利用材料科學(xué)和納米技術(shù)開發(fā)新型廉價陰極材料,相信很快會有新的進(jìn)展。