微生物燃料電池百科

微生物燃料電池(Microbial Fuel Cell，MFC)是一種利用微生物將有機(jī)物中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的裝置。其基本工作原理是：在陽(yáng)極室厭氧環(huán)境下，有機(jī)物在微生物作用下分解并釋放出電子和質(zhì)子，電子依靠合適的電子傳遞介體在生物組分和陽(yáng)極之間進(jìn)行有效傳遞，并通過(guò)外電路傳遞到陰極形成電流，而質(zhì)子通過(guò)質(zhì)子交換膜傳遞到陰極，氧化劑(一般為氧氣)在陰極得到電子被還原與質(zhì)子結(jié)合成水。

微生物燃料電池并不是一個(gè)新概念。早在1910年就已經(jīng)誕生了世界上第一塊微生物燃料電池。日前，美國(guó)科學(xué)家正嘗試開發(fā)微生物燃料電池，試圖將未經(jīng)處理的污水轉(zhuǎn)變成干凈的水，同時(shí)發(fā)電。該項(xiàng)技術(shù)未來(lái)還可能實(shí)現(xiàn)海水淡化。

目前，微生物燃料電池還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。但經(jīng)過(guò)科研工作者的不懈努力，它在各個(gè)方面都取得了顯著突破。

微生物燃料電池的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛，原料已由簡(jiǎn)單的葡萄糖、乙酸發(fā)展到各種廢水、農(nóng)業(yè)和畜牧廢棄物、城市生活有機(jī)垃圾、海水河水沉積物等復(fù)雜的材料。在功能上，也由單純的產(chǎn)電拓展到處理廢水、輔助產(chǎn)氫、海水淡化、土壤修復(fù)及CO2的捕獲等。微生物燃料電池有很多不同的‘模樣’，從兩室到陰極和質(zhì)子膜壓合在一起的單室，從有膜到無(wú)膜，從電池單體到電池組，小到紐扣電池，大到大型柱狀電池，無(wú)不體現(xiàn)了科研人員豐富的想象力及創(chuàng)造力。

微生物燃料電池與其他電池相比，具有燃料來(lái)源多樣化、操作條件溫和、無(wú)需能量輸入、能量利用的高效性、生物相容性等獨(dú)有特點(diǎn)。但是與化學(xué)燃料電池相比，微生物燃料電池的功率輸出大約低4個(gè)數(shù)量級(jí)。

雖然微生物燃料電池在電能輸出方面沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，但是在很多方面有很好的應(yīng)用前景，可以發(fā)展為廉價(jià)、長(zhǎng)效的電能系統(tǒng)。將廢水中的有機(jī)污染物轉(zhuǎn)變成電能，能為邊遠(yuǎn)地區(qū)或無(wú)人的地方提供微能源，修復(fù)土壤，淡化鹽水，協(xié)助產(chǎn)氫，它還可以成為新型的人體起搏器、生物傳感器等。然而，如何集成各方面的優(yōu)勢(shì)技術(shù)，使微生物燃料電池得到廣泛應(yīng)用是亟待解決的問(wèn)題。