如果說(shuō)奶酪可以化身電池，你是否會(huì)覺(jué)得不可思議。但是一切就也可能的時(shí)代，你就不用驚訝了！
目前研究人員在需求新能源的道路上，開(kāi)發(fā)出奶酪驅(qū)動(dòng)的燃料電池——事實(shí)上是使用乳清，一種奶酪制作過(guò)程中的副產(chǎn)品。通常提到的燃料電池都是氫燃料電池，而該項(xiàng)研究的目標(biāo)是使得廢物工廠能夠通過(guò)將廢物中的有機(jī)物直接轉(zhuǎn)化成電，從而恢復(fù)廢物中的能量。
據(jù)希臘Patras大學(xué)的生化工程師Georgia Antonopoulou介紹，乳糖能夠被燃料電池中的細(xì)菌培養(yǎng)基消化分解，從而直接產(chǎn)生電流。微生物燃料電池并不是一個(gè)嶄新的想法，只是在最近幾年中，作為一種能夠處理廢水并同時(shí)發(fā)電的方式吸引了足夠的重視。
乳清中富含有機(jī)物，如直接排放，會(huì)對(duì)環(huán)境帶來(lái)危險(xiǎn)，所以許多政府都頒布了嚴(yán)格的法令要求加工廠對(duì)其進(jìn)行處理。據(jù)Antonopoulou博士介紹，乳清占用于制作奶酪的液體奶70%的容量，所以，即使是一個(gè)小的奶酪加工廠，一年中也會(huì)產(chǎn)生多達(dá)4000噸的乳清。微生物燃料電池不僅能幫助奶酪制作工業(yè)處理乳清；啤酒廠、養(yǎng)豬場(chǎng)、食品加工廠，甚至生活污水處理廠都能從該項(xiàng)技術(shù)中獲益。
傳統(tǒng)的燃料電池使用催化物質(zhì)使得燃料氧化，比如氫，然后產(chǎn)生帶正電的離子和帶負(fù)電的電子。陽(yáng)離子被吸引到一個(gè)附屬電極，通過(guò)隔膜或電解質(zhì)隔離電子，使其無(wú)法直接向陽(yáng)離子電極靠攏，從而使自由游動(dòng)的電子通過(guò)導(dǎo)線運(yùn)行到附屬電極，從而產(chǎn)生電流。
微生物燃料電池原理與之類似，只是催化反應(yīng)由貯存于燃料電池腔內(nèi)的微生物產(chǎn)生。在厭氧的環(huán)境中(即沒(méi)有氧氣存在)，乳清通過(guò)為這些微生物提供養(yǎng)料使其新陳代謝，在此生物化學(xué)反應(yīng)中會(huì)產(chǎn)生陽(yáng)離子，從而使得電流的產(chǎn)生成為可能。
“理論上說(shuō)，微生物燃料電池能夠使用任何種類的有機(jī)物驅(qū)動(dòng)”，英國(guó)布里斯托機(jī)器人[37.96 -2.57%]學(xué)實(shí)驗(yàn)室的負(fù)責(zé)人Chris Melhuish解釋說(shuō)，“所有需要做的就是使作為燃料的有機(jī)物與恰當(dāng)?shù)奈⑸锱囵B(yǎng)基配對(duì)。” Melhuish博士花費(fèi)多年時(shí)間研究使用生活廢水驅(qū)動(dòng)機(jī)器人，這一過(guò)程并不簡(jiǎn)單。
盡管如此，Antonopoulou博士已經(jīng)證明，通過(guò)使用由廢水獲得的細(xì)菌培養(yǎng)基，并用稀釋的乳清作為燃料，該種燃料電池的性能與使用加工后的燃料相當(dāng)。現(xiàn)在的問(wèn)題是該燃料電池的能量輸出僅為微瓦量級(jí)，勉強(qiáng)能夠?yàn)槭謾C(jī)充電。同時(shí)，廢水處理方面也還有很長(zhǎng)的路要走。
一開(kāi)始，Antonopoulou博士和她的同事發(fā)現(xiàn)他們制作的燃料電池的庫(kù)倫效率(一種對(duì)于產(chǎn)生的電子進(jìn)入電路數(shù)量的度量)非常低，僅為2%左右。這是因?yàn)榘谌榍謇锩娴奈⑸镆苍谖针娮樱虼送ㄟ^(guò)預(yù)處理殺死這些乳清中的雜質(zhì)，現(xiàn)在他們把庫(kù)倫效率提高到了25%左右。他們還信誓旦旦的表示，通過(guò)設(shè)計(jì)使用一種全新的燃料腔從而使得電極的表面積增加可以進(jìn)一步的提高整個(gè)裝置的功率。
現(xiàn)在一個(gè)最大的問(wèn)題是缺乏該種燃料電池材料的研發(fā)投資。在目前的情況下，像Antononpoulou博士和Melhuish博士這樣的研究人員不得不使用參照傳統(tǒng)燃料電池設(shè)計(jì)的電極。如果這些多種多樣的問(wèn)題都能被克服而且該項(xiàng)技術(shù)能夠廣泛應(yīng)用到工業(yè)界，那么微生物燃料電池就有潛力產(chǎn)生像當(dāng)初厭氧發(fā)酵罐從廢物中產(chǎn)生燃?xì)饽菢赢a(chǎn)生足夠多的能量。只要給予足夠的時(shí)間，這項(xiàng)技術(shù)就能慢慢成熟，就像一塊優(yōu)質(zhì)奶酪那樣。
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