美國科學(xué)家最近開發(fā)出一種新型設(shè)備,，能夠讓微生物發(fā)酵制氫的效率創(chuàng)造新高。而其中的奧秘就是讓電流來幫這些小家伙一把,。相關(guān)論文11月12日在線發(fā)表于美國《國家科學(xué)院院刊》（PNAS）上。
氫能是一種環(huán)境友好型能源,，但要找到一種清潔高效的途徑來大規(guī)模制氫絕非易事,。利用微生物對有機原料（比如秸稈中的纖維素）進行發(fā)酵是可能的方法之一，不過,，較低的轉(zhuǎn)化效率一直是制約該方法的主要因素,。
在最新的研究中，美國賓州州立大學(xué)環(huán)境工程學(xué)教授Bruce E. Logan和Shaoan Cheng等人一道,，開發(fā)出一種新型微生物燃料電池,，能夠?qū)⒗w維素和其他可分解有機原料直接轉(zhuǎn)化為氫能。
研究人員利用的是以醋酸為電解液的微生物電解池及其中自發(fā)產(chǎn)生的微生物,。醋酸也是葡萄糖或纖維素發(fā)酵后的主要產(chǎn)物之一,。該電解池的陽極是顆粒狀的石墨，陰極是帶有鉑催化劑的碳棒,，研究人員同時還利用了一層普通的陰離子交換膜,。研究發(fā)現(xiàn)，細菌會消耗醋酸并在溶液中產(chǎn)生0.3伏的電壓,。如果再從外界施加0.2伏多的電壓,，氫氣泡就會從液體中冒出來。
Logan表示：“該過程產(chǎn)生氫能的能量是施加電能的288%,。”即使用產(chǎn)出的氫氣來制造額外施加的電能,，該過程的能量凈產(chǎn)出仍然相當(dāng)可觀,。
據(jù)美國《世界日報》援引法新社消息，美國賓州大學(xué)研究人員11月12日公布最新研究發(fā)現(xiàn),，能由生物可分解的有機物質(zhì)產(chǎn)生氫氣,，而以這種方法提供豐富的干凈燃料，在未來極具發(fā)展?jié)摿Α?nbsp;
這項由該校環(huán)境工程教授羅根(Bruce Logan)與華裔研究員鄭曉安(Shaoan Chen-g,，音譯)提出,、發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》(PNAS)的新科技，提供了既廉價又有效能的方法,，可由各種唾手可得,、并能再生的生物體，例如纖維素或葡萄糖,，來產(chǎn)生氫氣,，用于汽車動力、制作肥料等,。
雖然目前已有部分大眾交通工具使用氫氣動力引擎,，來替代汽油，但現(xiàn)今大部分氫氣都由天然氣等無法再生的化石燃料所產(chǎn)生,。不過,，賓大工程師所運用的方法，則是把可產(chǎn)生電子的細菌與微生物燃料細胞中的小電荷相結(jié)合,，來產(chǎn)生氫氣,。
微生物燃料細胞經(jīng)由細菌的動作，能將電子變成陽極,。電子從陽極經(jīng)過導(dǎo)線傳至到陰極,，產(chǎn)生電流。過程中,，細菌會消耗生物體中的有機物質(zhì),。而來自外部的少量電力，有助在陰極產(chǎn)生氫氣,。
過去氫氣制造過程效能差,、產(chǎn)量也低，而賓大制作程序經(jīng)改良后,，在實驗中,，使用“醋酸”所產(chǎn)生的氫氣，達到將近99%的理論最大產(chǎn)生率,。羅根表示,，這項技術(shù)目前經(jīng)濟可行，將使氫氣超越其它生化燃料,。
研究并指出,，這項技術(shù)可立即應(yīng)用在汽車動力,，或是用于將木削產(chǎn)生氫氣，以作為肥料,。
路透社華盛頓消息,，研究人員11月12日表示，給細菌投喂醋和污水,，再對其施以短促電擊,，細菌將能釋放出清潔的氫燃料，用于車輛“加油”,，以替代現(xiàn)有的汽油,。
賓夕法尼亞州立大學(xué)的布魯斯·洛根（Bruce Logan）指出，這種所謂微生物燃料電池,，能將幾乎所有可分解的有機材料,，轉(zhuǎn)化為零排放的氫氣燃料。
與現(xiàn)在的氫能源汽車相比,，這項技術(shù)更具環(huán)保優(yōu)勢,。因為現(xiàn)有氫汽車燃料所用的氫通常來自化石燃料，即使車子本身不釋放溫室氣體,，但在原料生產(chǎn)加工過程也會排放,。
洛根通過電話采訪說：“這是一項利用可再生有機物質(zhì)的方法，只要材料可以生物降解,，并且能夠產(chǎn)生氫就可以,。”
在《美國國家自然科學(xué)院學(xué)報》發(fā)表的研究里，洛根與他的同事陳韶安（Shaoan Cheng）,，就是用自然產(chǎn)生的細菌，加上醋中含有的乙酸,，放入電解細胞中,，釋放出氫氣的。
細菌啜食著乙酸,，釋放出電子和質(zhì)子,，產(chǎn)生0.3伏的電流，此時外界在稍加一點電流,，氫氣便從液體里冒了出來,。
水是唯一的排放物
這項技術(shù)比水電解更為高效，因為水的電解會產(chǎn)生氧氣跟氫氣,。洛根說：“這個技術(shù)的耗能僅是水電解的十分之一,。”細菌做了大部分的工作，分解有機材料,，釋放出亞原子微粒,，因此所需的電量只是把這些微粒形成氫氣,。
洛根表示，產(chǎn)生的燃料雖然是氣體,，而不是液體,，但仍可以用作車輛“加油”。整個過程用到纖維素,、葡萄糖,、醋酸鹽以及其他揮發(fā)性酸類。唯一的排放物僅僅是水,。
盡管這項技術(shù)聽起來遙不可及,，但微生物燃料電池技術(shù)在當(dāng)今已經(jīng)應(yīng)用了。研究人員正在為這項技術(shù)申請專利,。然而這些燃料電池過于龐大,，無法安裝在汽車里，所以氣態(tài)氫燃料必須在工廠里制造,。
洛根說：“你可以將其中的一個反應(yīng)裝置,，安放在食品加工廠里，利用那里的污水,，制造出氫氣,。或者你去個農(nóng)場,，那有很多的纖維素,，跟……農(nóng)業(yè)廢料，利用這些,，生產(chǎn)氫氣,。”這可能不是在大城市里實施，而是在農(nóng)村會比較湊效,。他說：“第一步,，就是因地制宜，利用當(dāng)?shù)卣诨ㄥX處理的污水,，將那些污水處理廠建設(shè)成為氫生產(chǎn)廠,。”
