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产生氢的微生物燃料电池

     生产电力之外,微生物燃料电池还能产生氢。电子动力公司主席史提奋•格罗特构想出一个产氢微生物燃料电池的方案。他找宾夕法尼亚州立大学环境工程学教授布鲁斯•洛根,为这个项目工作。洛根教授有微生物燃料电池方面的经验,他的团队改变一个微生物燃料电池的构造,创造出一个有生物电化学助力的微生物反应器。这种设计类似于一个燃料电池,不同之处在于在阴极氧被消灭了,并且有小量的电被加入回路中。

      在正常的状况下,细菌在葡萄糖发酵时生产氧。但有一个发酵障碍限制细菌从每一个氢分子量产生氢的量。主要的原因是细菌不具有足够的能量把残留的反应过程副产物(乙酸盐和丁酸盐)转化成氢。该团队发现,能这样克服发酵障碍:用添加250mV的电到回路的方式,给细菌一点能量。这添加的电为细菌提供足够的能量,把乙酸盐分裂成氢。

      在传统的微生物燃料电池,微生物消耗生物质(在本案例是葡萄糖),在阳极室产生电子。电子流过外回路到达阴极。质子进入溶液,穿过分隔两室的膜运动到阴极。在那里质子受电化学的助力,同电子结合,生成氢气。电化学助力就是添加到回路的250mV的电。这种生学电化学助力微生物反应器,产生的氢量是单独发酵氢产量的4倍,即产量由2克分子量的氢度为8或9克分子量的氢。
研究还在进行中,目标是进一步提高氢产量。依据化学方程式,氢的极限产量是每一个克分子量的葡萄糖产生12个克分子量的氢。该项目的研究者表示有信心,能从一克分子量的葡萄糖生产11个克分子量的氢。作为一个微生物燃料电池,生物电化学助力微生物反应器,并不把进料限制于葡萄糖。它可以使用任何能生物学降解的东西。

      电子动力公司主席格罗特设想,在污水处理公共设施使用生物电化学助力微生物反应器技术。替代葡萄糖,微生物会靠污水中的有机物质维持生命,并在净化污水的过程中同时产生副产物氢。 

      电子动力公司得到10万美元由美国能源部给予的小企业创新研究拨款,做开发该工艺的可行性研究。该公司已申请第二期拨款。他们在第二期开发研究中希望找到商业化的合作者。预计商业化过程需时5年。

来源:中国新能源网 | 作者:陈捷
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