美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)的科研小組發(fā)明了一種新型的發(fā)電技術(shù)，即微生物逆向電滲析電池(MRC)。這一技術(shù)由兩個(gè)不同的技術(shù)結(jié)合而成。該小組揚(yáng)長(zhǎng)避短，規(guī)避了這兩個(gè)技術(shù)的局限性，開發(fā)出效率更高、成本更低，且十分方便的電池技術(shù)。
這兩個(gè)技術(shù)分別為微生物燃料電池(MFC)，即利用生活廢水中自然存在的細(xì)菌發(fā)電，以及逆向電滲析(RED)，也就是利用淡水和鹽水之間的鹽度梯度來(lái)發(fā)電。科研小組負(fù)責(zé)人、能源與環(huán)境研究專家布魯斯·羅根表示：“這兩個(gè)技術(shù)每個(gè)都存在優(yōu)點(diǎn)和弊端，把它們結(jié)合在一起，取其優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合之后，效果更佳。”
科研小組研究指出，把生活廢水中的細(xì)菌降解，再結(jié)合淡水和海水之間的鹽度梯度來(lái)發(fā)電，優(yōu)勢(shì)更加明顯。另外，廢水中蘊(yùn)含有大量以有機(jī)物形式存在的能量，而這些能量是處理這些廢水所需能量的10倍之多。
“通常我們不利用這些能量，而是簡(jiǎn)單地放任自流，浪費(fèi)很多能量。”羅根表示。而生活廢水加上家畜和食品生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水所蘊(yùn)含的全部能量幾乎可以維持全美水利基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)行。“我預(yù)計(jì)通過(guò)MRC技術(shù)，可為美國(guó)帶來(lái)17吉瓦的電力，要知道，一座核反應(yīng)堆一年發(fā)電能力也只有1吉瓦左右。”羅根自信地說(shuō)。
科研小組把MRC技術(shù)的發(fā)電原理報(bào)告發(fā)表在了日前出版的《科學(xué)》雜志上。報(bào)告顯示，在使用RED技術(shù)時(shí)，淡水和海水會(huì)被水泵壓過(guò)兩個(gè)膜片，這對(duì)膜片與帶相反電荷的電極相連，會(huì)讓正負(fù)電荷分別朝不同的方向行進(jìn)，當(dāng)離子朝它們各自的電極移動(dòng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電流。但這一方法需要使用很多膜片，因此成本很高。而MFC 的技術(shù)，則是利用微生物群來(lái)分解和氧化有機(jī)物，此過(guò)程會(huì)釋放出向陽(yáng)極移動(dòng)的電子，而這時(shí)水中的氫離子則會(huì)通過(guò)質(zhì)子交換膜并進(jìn)入獨(dú)立的陰極，這樣一個(gè)從陽(yáng)極到陰極的游走產(chǎn)生了電力。而氫離子還會(huì)與周圍的氧相結(jié)合，形成清潔的水。
科研小組把一個(gè)由幾對(duì)膜片組成的RED模塊置于一個(gè)MFC的陰極和陽(yáng)極之間，以此形成MRC技術(shù)。兩者結(jié)合可獲得更高的能量密度，即RED堆會(huì)增加MFC的電流，而MFC電極之間的電壓能使RED堆使用更少的膜片進(jìn)行操作。
羅根還大膽假設(shè)，如果利用碳銨鹽溶液來(lái)代替海水發(fā)電效果會(huì)更好。把RED堆中的海水替換成碳銨鹽溶液，這不僅能提高能量密度，碳酸氫銨也能在堆內(nèi)再生，使該堆成為一個(gè)封閉系統(tǒng)。
另悉，阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)對(duì)這一技術(shù)非常感興趣，該大學(xué)希望與羅根小組共同合作，而且不會(huì)吝嗇資金和人力的支持。
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