生物谷：在可再生能源開發(fā)領(lǐng)域，海洋微生物燃料電池占有相當(dāng)重要的一席之地,。這種綠色水用能量供應(yīng)系統(tǒng)具有可再生性,、環(huán)保性和可持續(xù)發(fā)展性的優(yōu)勢(shì)，而且實(shí)用性,、普適性也很強(qiáng),。科學(xué)家希望能夠利用海洋微生物及淡水微生物的天然食性,，在海洋或淡水水域產(chǎn)生可持續(xù)十多年的能量來源,，為布置于近海和淡水水域的傳感器持久供電。而且,，如果這種能源能夠?qū)嵱没?，還可依據(jù)其來研究發(fā)展獨(dú)特的水域移動(dòng)監(jiān)視系統(tǒng),。
在現(xiàn)實(shí)生活當(dāng)中,，水用能量供應(yīng)系統(tǒng)經(jīng)常被放置到遙遠(yuǎn)水域,，為諸多被放置在浮標(biāo)上或放置在水中的傳感器提供能量。這些傳感器常被用來測(cè)量海水或河水及湖水的溫度,、壓力,、鹽度、密度和混濁度以及污染排放物,，還被用來監(jiān)測(cè)海上鉆井平臺(tái)的周邊水域,，以及海水、河水及湖水的污染狀況,，比如由赤潮引起的水質(zhì)變化,。還有一些用來測(cè)量聲音及光線在水下的傳導(dǎo)率的小型便攜式儀器，也需要能夠持久供電的能量來源,。因?yàn)?，盡管上述裝置需要的能量都很小，但被考察的地區(qū)往往需要長期遙控監(jiān)測(cè),。
據(jù)最新一期的美國《環(huán)境科技》雜志報(bào)道,，美國賓夕法尼亞大學(xué)科學(xué)家在海洋微生物燃料電池領(lǐng)域取得了一些新進(jìn)展。他們發(fā)現(xiàn),，被丟棄的蟹殼,、蝦殼又有新用途，它們很可能是延長水上傳感器的供電源———微生物燃料電池使用壽命的關(guān)鍵,。
為了產(chǎn)生電能,，微生物燃料電池需要為細(xì)菌提供食物———有機(jī)物質(zhì)。然而,，深海海底的沉積物可能極度缺乏有機(jī)物,，因?yàn)楹Ｑ笾械幕铙w生物一般都生活在光線能夠穿透海水的透光層。這些生物在此區(qū)域不斷再循環(huán),，形成一個(gè)食物鏈,，很少能夠有有機(jī)物質(zhì)掉落到海床?？茖W(xué)家認(rèn)為,，缺少細(xì)菌食物源———有機(jī)物，限制了海洋微生物燃料電池的使用壽命,。
賓州大學(xué)的研究人員用一個(gè)用碳纖維布制作的枕頭狀電極,，對(duì)包括甲殼類動(dòng)物處理過程的下腳料———殼質(zhì)在內(nèi)的各種甲殼物質(zhì)進(jìn)行研究，電極被放置在海底沉積物里或懸在水中,，以供自然存在的微生物通過吞吃殼質(zhì)維持體力,，四下游動(dòng),，造成電荷流動(dòng)。
微生物燃料電池的工作原理如下：細(xì)菌在水中活動(dòng)時(shí),，能把電子傳到陽極,，這些電子通過導(dǎo)線從陽極流動(dòng)到陰極，因而產(chǎn)生電流,。在此過程中,，細(xì)菌需要消耗水中或水底沉積物中的有機(jī)物質(zhì)。賓州科學(xué)家們利用在海洋中天然存在的微生物,，因?yàn)橛腥绱酥嗟暮Ｑ笊锂a(chǎn)生殼質(zhì),，許多海洋微生物就靠分解殼質(zhì)為生。
研究人員包括環(huán)境工程學(xué)教授布魯斯·洛根,、土木工程助理教授雷切爾·布倫南,、農(nóng)業(yè)及生物工程助理教授湯姆·理查德等人。他們測(cè)試了兩種殼質(zhì)和一種纖維素,。結(jié)果發(fā)現(xiàn):纖維素不如殼質(zhì),。他們認(rèn)為，這是因?yàn)楹Ｑ笕绱肆?xí)慣于殼質(zhì),，以至于靠吃殼質(zhì)為生的天然海洋微生物遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于靠吃纖維素者,。
研究小組在實(shí)驗(yàn)室條件下做了一個(gè)海洋微生物燃料電池，外殼是一個(gè)玻璃瓶,，瓶底放置著海底沉積物,，里面埋著用碳纖維布制作的導(dǎo)電陽極，鉑陰極懸浮在水中,。當(dāng)然,，如果是在海里，就無需使用容器,，但陽極和陰極必須靠得足夠近,，以使正電荷可以經(jīng)由液體水到達(dá)陰極。
研究人員測(cè)試了兩種不同尺寸的殼質(zhì),，結(jié)果發(fā)現(xiàn),，在無需為細(xì)菌增加有機(jī)食物的情況下，這兩種殼質(zhì)都能增加海洋微生物燃料電池的產(chǎn)電能力,，而且細(xì)顆粒殼質(zhì)的產(chǎn)電能力幾乎是粗顆粒殼質(zhì)的兩倍,。這說明，海洋微生物更容易消化細(xì)顆粒殼質(zhì),。
研究人員對(duì)這個(gè)發(fā)現(xiàn)很感興趣,，認(rèn)為能夠通過調(diào)整顆粒的尺寸大小，來控制細(xì)菌消耗殼質(zhì)的比率,，進(jìn)而改變海洋微生物燃料電池的電力輸出功率和微生物燃料電池的使用壽命,。從技術(shù)上來講,，人類完全可以通過為細(xì)菌提供更多的食物來增加電池的功率。（引自科技日?qǐng)?bào)）
