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第41章 细菌发电——在新能源领域的应用

细菌不仅可以制作肥料和饲料,还可以发电。你或许不相信,山姆教授也曾经不相信,但科学家们相信。

早1910年英国植物学家马克·皮特首先发现有几种细菌的培养液能够产生电流。于是他以铂作电极,放进大肠杆菌或普通酵母菌的培养液里,成功地制造出世界上第一个细菌电池。

1984年,美国科学家设计出一种太空飞船使用的细菌电池,其电极的活性物质是宇航员的尿液和活细菌。不过,那时的细菌电池放电效率较低。

20世纪80年代末,英国化学家英国化学家彼得·彭托在细菌发电研究方面获得重大突破。他让细菌在糖液中分解分子,以释放出电子,并促使电子向阳极运动产生电能。在细菌发电期间,要往电池里不断加入糖液,并充入空气。为了提高输送电子的能力,他们还在糖液中添加了染料之类的芳香族化合物作为稀释剂。

据计算,这种细菌电池这已远远高于目前使用的电池的效率。只要不断地往这种细菌电池里加入糖,就可获得2安培的电流,并能持续数日之久。

此外,由于细菌稳定性强,能适应各种复杂的环境条件。所以,这项技术可用于其他环境条件下,比如在充电条件困难以及成本高的情况下。这项技术可为监视过往船只及潜艇的水下扩音器和声呐提供动力。对于那些生活在偏远地区的穷人来说,通过这项技术,动物粪便或污水等含有碳水化合物的废物,都能为电冰箱和炉子提供电力。

利用细菌发电原理,还可以建立细菌发电站。据计算,一个功率为1000千瓦的细菌发电站,仅需要培养细菌1000立方米,每小时消耗200千克糖即可维持其运行发电。最重要的是这种电站是一种不污染环境的“绿色”电站,其运行产生的废物基本上是二氧化碳和水。

细菌发电站也有缺点,因其消耗大量的糖,而增加了发电的成本。不过,糖完全可以用锯末、秸秆、落叶等有机废物的水解物代替,也可以利用分解化学工业废物来发电。

最近,科学家发现,细菌还有捕捉太阳能并把它直接转化成电能的功能。他们在死海和大盐湖里找到一种嗜盐杆菌,这种细菌含有一种紫色素,当其将所接受的约10%的阳光转化成化学物质时,可产生电荷。科学家利用它们制成了一个小型实验性太阳能细菌电池,这种电池可产生很少的电。由此可见,细菌将成为能源“新星”。

2012年1月,美国宇航局向海军研究实验室航天器工程学部门的格雷戈里·斯科特颁发了一笔研究经费,帮助其进行用于微型行星探索机器人的细菌供电技术的初步研究。如果取得成功,未来的微型机器人行星探险家将采用有效而可靠的微生物燃料电池,无需科学家进行干预。

细菌发电还能够节约用电,又能够处理生活污水,同时减轻用电负担和污水处理厂负担,既环保又经济。

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