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美国微生物燃料电池研究取得新进展 |
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| http://cn.newmaker.com
8/11/2006 9:27:00 AM
佳工机电网
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在全世界发生能源危机的过程中，美国圣路易斯华盛顿大学的研究人员一直在研究利用废水发电的微生物燃料电池，该电池既能够处理废水又能够产生电能，可谓一举两得。去年在这种燃料电池设计上的改进已经使得其功率输出提高了10％，而且目前研究人员们的设计方案有望能够将该电池的输出功率提高10倍。如果达到了这个目标，那么就可以按比例增加电池的尺寸，将其应用于食品工业和农业发电，同时还可以处理废水。
华盛顿大学的化学工程助理教授、Lars Angenent博士与华盛顿大学环境工程科学项目的一名成员共同设计了这种持续进料的上流型微生物燃料电池(UMFC)。在《环境科学技术》上发表的一篇论文中，Angenent详细地描述了污水如何从底部进入系统反应槽，然后通过一个装满活性炭颗粒的圆桶被不断地泵上来。虽然以前也有许多微生物试验使用了这种封闭式单批营养溶液系统，但是因为该系统是利用新鲜的污水不断进料，所以这种电池更适用于工业生产，因为在工业生产中会持续不断地产生废水。
废水中的有机物质能够给各种菌群提供食物来源，使它们得以在阳极室的一个简单电极上形成生物膜。在反应槽中有一个U形质子交换膜，它将阳极和阴极分隔开来。细菌分解废水中的有机物质，会在阳极产生电子，随后这些电子通过一根铜线向阴极移动。而分解产生的质子则通过交换膜向阴极移动，并且在阴极与电子和氧气反应生成了水。
目前设计的是第二代上流型微生物燃料电池。去年，Angenent的设计是将阴极置于阳极的顶端。而这次则将两极设计成了一个U形，这样就增大了反应的表面积，缩短了阴极和阳极之间的距离，进而减少了因电阻而产生的功率损耗。这两点改进使得电池的功率提高了10倍，从去年3 W/m3（瓦特每立方米溶液）的最大功率提高到了29 W/m3。
研究人员表示：这种微生物燃料电池的经济可行性水平大约是160W/m3，其功率输出增加10倍的目标将使得这个数字翻倍成为300 W/m3。如果真的能够达到这个目标，那么这种微生物燃料电池系统将被广泛应用于食品工业和农业。据研究人员估算：按照这个比例，在食品工业增大比例规模的该电池系统每天产生的电能就能够供应900户家庭。
目前，研究人员们正在着手研究其他形式的阴极－阳极、反应表面积及其距离，大力提高功率、减少系统电阻，以减小运行损耗。
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