微生物燃料電池大突破：只要土壤中有碳就行!

  近期，美國西北大學(xué)的一個(gè)研究小組展示了一種非凡的發(fā)電新方法，他們將一個(gè)平裝書(shū)大小的裝置放置在土壤中，只要土壤中有碳，就可以利用微生物分解泥土產(chǎn)生的能量來(lái)發(fā)電。

  這種設備被稱(chēng)為微生物燃料電池，已有100多年的歷史。它們的工作原理有點(diǎn)像電池，有陽(yáng)極、陰極和電解質(zhì)，但它們不是從化學(xué)來(lái)源獲取電力，而是與細菌一起工作，細菌在吞噬土壤時(shí)自然地向附近的導體提供電子。

   然而，這些細菌需要被埋在泥土里的同時(shí)保持水和氧氣的供應。該項目負責人Bill Yen說(shuō)，“它們的性能不可靠和輸出功率較低，阻礙了它們的實(shí)際應用，特別是在低濕度條件下�！�

  因此，研究小組著(zhù)手創(chuàng )造了幾種新的設計，旨在使電池能夠持續接觸氧氣和水，并成功地研制出了一種形狀像垂直放置在水平圓盤(pán)上的墨盒的設計。圓盤(pán)狀的碳氈陽(yáng)極水平放置在設備底部，深埋在土壤中，當微生物消化泥土時(shí)，它可以捕獲電子。

  與此同時(shí)，導電金屬陰極則垂直放置在陽(yáng)極的頂部。因此，只要底部埋得足夠深，就可以從深層土壤中獲取水分，而頂部則與地表齊平。

  此外，在電極的整個(gè)長(cháng)度上都有一個(gè)通氣間隙，頂部的保護蓋可以防止灰塵和碎屑掉入，切斷陰極與氧氣的接觸。陰極的一部分還涂有防水材料，這樣當洪水泛濫時(shí)，仍有一部分疏水性陰極與氧氣接觸，以保持燃料電池的運行。

  最新研究成果已于近期發(fā)表在了《計算機協(xié)會(huì )(ACM)交互、移動(dòng)、可穿戴和泛在技術(shù)論文集》(Proceedings of the ACM on Interactive， Mobile， Wearable and Ubiquitous Technologies)上。

  在測試中，這種設計在不同的土壤濕度水平下表現一致，從完全浸沒(méi)在水中到“有些干燥”的土壤(含水量?jì)H為 41%)。平均而言，它所產(chǎn)生的電量是其板載濕度和觸摸檢測系統運行所需電量的68倍，并能通過(guò)微型天線(xiàn)將數據傳輸到附近的基站。

  與其他超長(cháng)期發(fā)電來(lái)源一樣，比如利用核廢料制成的光伏金剛石電池，這里產(chǎn)生的電量不足以驅動(dòng)智能手機，更多的是被設計為為小型傳感器供電，這些傳感器可以長(cháng)期運行，無(wú)需定期更換電池。

  Yen說(shuō)：“如果我們想象未來(lái)有數萬(wàn)億個(gè)這樣的設備，我們不可能用鋰、重金屬和對環(huán)境有害的毒素來(lái)制造每一個(gè)設備。我們需要找到替代方案。因此，我們把目光投向了土壤微生物燃料電池，它利用特殊的微生物來(lái)分解土壤，并利用這種低能量來(lái)為傳感器供電。只要土壤中有有機碳供微生物分解，燃料電池就有可能永遠運行下去�！�

  根據研究團隊的說(shuō)法，上述設計最巧妙的部分是，其所有組件都可以在五金店的貨架上買(mǎi)到。因此，在這項研究和廣泛商業(yè)化之間不存在供應鏈或材料問(wèn)題。

來(lái)源：財聯(lián)社

提醒：本文章所有內容均來(lái)源網(wǎng)絡(luò )，僅用于學(xué)習交流，若有侵權內容，請及時(shí)聯(lián)系刪除或修改，特此聲明！

上一篇：微生物變身“礦工”開(kāi)采金屬

下一篇：萬(wàn)病之源起于腸 腸道菌群檢測是“智商稅”嗎？