細菌發(fā)電,，即利用細菌的能量發(fā)電,。歷史可以追溯到1910年，英國植物學家馬克·皮特首先發(fā)現(xiàn)有幾種細菌的培養(yǎng)液能夠產(chǎn)生電流,。于是他以鉑作電極,，放進大腸桿菌或普通酵母菌的培養(yǎng)液里，成功地制造出世界上第一個細菌電池,。
細菌發(fā)電 - 歷史
1910年英國植物學家馬克·皮特首先發(fā)現(xiàn)有幾種細菌的培養(yǎng)液能夠產(chǎn)生電流,。于是他以鉑作電極，放進大腸桿菌或普通酵母菌的培養(yǎng)液里,，成功地制造出世界上第一個細菌電池,。
1984年，美國科學家設計出一種太空飛船使用的細菌電池，其電極的活性物質是宇航員的尿液和活細菌,。不過,，那時的細菌電池放電效率較低。
直到20世紀80年代末,，細菌發(fā)電才有了重大突破,，英國化學家彼得·彭托在細菌發(fā)電研究方面才取得了重大進展。他讓細菌在電池組里分解分子,，以釋放出電子向陽極運動產(chǎn)生電能,。在糖液中他還添加了某些諸如染料之類的芳香族化合物作稀釋劑，來提高生物系統(tǒng)中輸送電力的能力,。在細菌發(fā)電期間，還要往電池里不斷充入空氣,，用以攪拌細菌培養(yǎng)液和氧化物質的混合物,。據(jù)計算，利用這種細菌電池每100克糖可獲得135.293×10^4庫侖的電,，其效率可達40%,。這已遠高于目前使用的太陽電池的效率，何況其還有再提高10%的潛力可挖,。只要不斷給這種細菌電池里添入糖,，就可獲得2安培的電流，且能持續(xù)數(shù)月之久,。
細菌發(fā)電 - 首次成功
美國植物學家馬克·皮特在1910年首先發(fā)現(xiàn)有幾種細菌的培養(yǎng)液能夠產(chǎn)生電流,。于是他以鉑作電極，放進大腸桿菌或普通酵母菌的培養(yǎng)液里,，成功地制造出世界上第一個細菌電池,。
細菌發(fā)電 - 原理
讓細菌在電池組里分解分子，以釋放出電子向陽極運動產(chǎn)生電能,。在糖液中他還添加了某些諸如染料之類的芳香族化合物作稀釋劑,，來提高生物系統(tǒng)中輸送電力的能力。 在細菌發(fā)電期間,，還要往電池里不斷充入空氣,，用以攪拌細菌培養(yǎng)液和氧化物質的混合物。據(jù)計算,，利用這種細菌電池每100克糖可獲得135.293×104庫侖的電,，其效率可達40%。這已遠高于目前使用的太陽電池的效率,，何況其還有再提高10%的潛力可挖,。只要不斷給這種細菌電池里添入糖，就可獲得2安培的電流，且能持續(xù)數(shù)月之久,。 利用這種細菌發(fā)電原理,，還可以建立細菌發(fā)電站，計算表明一個功率為1000千瓦的細菌發(fā)電站,，僅需要1000立方米體積的細菌培養(yǎng)液,，每小時消耗200千克糖即可維持其運轉發(fā)電。而這種電站是一種不污染環(huán)境的\"綠色\"電站,，其運轉產(chǎn)生的廢物基本上是二氧化碳和水,。
細菌發(fā)電 - 糖原料細菌發(fā)電
兩位美國科學家宣稱，他們已發(fā)明了世界上第一種能夠發(fā)電的“細菌電池”,。這項研究是由五角大樓提供資金支持的,，該項目的兩位研究員馬薩諸塞州立大學的斯瓦德斯·查德烏里(印度籍)和德里克·拉威萊(美國籍)說，這種電池的原料是地下的細菌,，它們在吞噬糖的過程中,，能夠把能量轉化為電。
這一原型電力裝置加滿原料后,，可以正常運轉長達25天,，而且成本低，性能穩(wěn)定,。拉威萊在接受媒體采訪時說：“這是一種獨特的有機體,。”他還簡要描述了這項技術的潛在應用價值。正處于研究階段的細菌叫Rhodoferaxferriducens,，是研究人員在弗吉尼亞奧伊斯特貝地底深處不通風的沉淀物中發(fā)現(xiàn)的,，研究人員認為它是使糖氧化的最理想的“候選者”。兩位科學家的研究成果已在專業(yè)雜志《自然生物工藝學》上發(fā)表,。
他倆制造了一個有兩個封閉空間的容器,，每一個空間都有一個石墨電極，并被薄膜隔開,。其中一個空間中放有R.ferriducens,，它們在葡萄糖溶液中游動，在產(chǎn)生化學反應后分解為二氧化碳(CO2)和電子,。電子被傳輸?shù)礁浇碾姌O(陽極),，然后又通過外電路傳送到另一塊電極(陰極)：電源。
盡管有關微生物燃料電池的問題很早便已提出,，但直到現(xiàn)在他們仍舊面臨成本高以及能效低等問題,。拉威萊說，它們的效率很低,，一般為“10%或更低”,，相對于它們提供的功率，這種產(chǎn)出所付出的成本極高。通過這種方式發(fā)電,，最佳效率可達約50%,。但這需要添加幾種起催化作用的化學物質，這些化學物質可以穿過封閉空間的薄膜進入容器,，把自由電子傳輸?shù)疥枠O,。
不過，這幾種起催化作用的化學物質的價格非常昂貴,，而且還需要經(jīng)常補充,，這使得它們不適于用做一種簡單的長期的能源。
由查德烏里和拉威萊制造的原型機能夠生成少量的電流,，充其量只夠一個計算器或圣誕樹燈泡的電力供應,。然而，作為細菌電力的明證,，這種機器誕生的影響不可估量,。它的能效達到驚人的83%，這也預示著,，一旦克服工程技術障礙，找到解決生產(chǎn)技術的方案,，將來有一天,，它可以當做普通電池用。
不僅葡萄糖可以作為它的原料,，而且果糖,、蔗糖，甚至從木頭和稻草中提取出來的含糖副產(chǎn)品的木糖,，都可以充當它的原料,。此外，由于細菌穩(wěn)定性強,，它們能夠在4℃到30℃(39.2至86華氏度)之間生長,。細菌的最佳生長溫度為25℃(77華氏度)。
如果所有的燃料都用完了,，科學家仍舊有辦法,。拉威萊說，這種工藝確實會產(chǎn)生二氧化碳(導致溫室效應的氣體)等對空氣造成污染的物質,，但與使用礦物燃料所排出的廢氣相比,，它對全球變暖的危害要低得多。拉威萊說：“從短期看,，這種技術可用來生產(chǎn)手機電池,。”
拉威萊說，這項技術也可用于其他環(huán)境條件下，比如在充電條件困難以及成本高的情況下,。他說美國國防部對這項技術非常感興趣,，他們計劃使用這項技術為監(jiān)視過往船只及潛艇的水下擴音器和聲吶提供動力。對于那些生活在偏遠地區(qū)的窮人來說,，通過這項技術,，動物糞便或污水等含有碳水化合物的廢物，都能為電冰箱和爐子提供電力,。
細菌發(fā)電 - 重金屬原料細菌發(fā)電
美國研究人員在美國《科學》周刊上發(fā)表文章稱,，一種能去除地下鈾污染物的細菌也許能夠發(fā)電。
美國馬里蘭州羅克維爾的基因組研究所和馬薩諸塞大學組成的聯(lián)合小組破解了這種能吞噬金屬的地下細菌的基因圖譜,，稱它有100多個基因能夠使金屬發(fā)生化學變化,，使之產(chǎn)生電能。
據(jù)科學家介紹,，這種地下細菌的基因組中有100個或更多的基因,，能編碼不同的C型細胞色素，還具有能來回移動電子的蛋白質,。
這種細菌還有能幫助其吞噬金屬的基因,。此外，這種先前被認為只能在無氧環(huán)境里存在的細菌,，可能具有在有氧條件下發(fā)揮某種功能的基因,。它們能在深層地下水中產(chǎn)生電能，這比先前預計的清潔環(huán)境的用處更大,。
細菌發(fā)電 - 相關研究
在淡水池塘中常見的一種細菌也可以用來連續(xù)發(fā)電,。這種細菌不僅能分解有機污染物，而且還能抵抗多種惡劣環(huán)境,。他們的發(fā)現(xiàn)有兩個與眾不同之處：首先是發(fā)電的細菌屬于脫硫菌家族,，這個家族的細菌在淡水環(huán)境中很普遍，而且已被人類用于消除含硫的有機污染物;其次是在外界環(huán)境不利或養(yǎng)分不足時,，脫硫菌可以變成孢子態(tài),，而孢子能夠在高溫、強輻射等惡劣環(huán)境中生存,，一旦環(huán)境有利又可以長成正常狀態(tài)的菌株,。用這種細菌制成的燃料電池，只要有足夠的有機物作為“食物來源”,，電池中的細菌就能通過分解食物持續(xù)釋放出帶電粒子,。
人們還發(fā)現(xiàn)，細菌還具有捕捉太陽能并把它直接轉化成電能的“特異功能”,。最近,，美國科學家在死海和大鹽湖里找到一種嗜鹽桿菌,，它們含有一種紫色素，在把所接受的大約10%的陽光轉化成化學物質時,，即可產(chǎn)生電荷,。科學家們利用它們制造出一個小型實驗性太陽能細菌電池,，結果證明是可以用嗜鹽性細菌來發(fā)電的,，用鹽代替糖，其成本就大大降低了,。由此可見,，讓細菌為人類供電已不是遙遠的設想，而是不久的現(xiàn)實 ,。
細菌發(fā)電 - 前景與研究
利用其原理,，還可以建立細菌發(fā)電站。在10米見方的立方體盛器里充滿細菌培養(yǎng)液,，就可建立一個1000千瓦的細菌發(fā)電站,，每小時的耗糖量為200千克，發(fā)電成本是高了一些,，但這是一種不會污染環(huán)境的“綠色”電站,，更何況技術發(fā)展后，完全可以用諸如鋸末,、秸稈,、落葉等廢有機物的水解物來代替糖液，因此,，細菌發(fā)電的前景十分誘人。
現(xiàn)在,，各發(fā)達國家如八仙過海,，各顯神通：美國設計出一種綜合細菌電池，是由電池里的單細胞藻類首先利用太陽光將二氧化碳和水轉化為糖,，然后再讓細菌利用這些糖來發(fā)電;日本將兩種細菌放入電池的特制糖漿中,，讓一種細菌吞食糖漿產(chǎn)生醋酸和有機酸，而讓另一種細菌將這些酸類轉化成氫氣,，由氫氣進入磷酸燃料電池發(fā)電;英國則發(fā)明出一種以甲醇為電池液,，以醇脫氫酶鉑金為電極的細菌電池。（生物谷 Bioon.com）
