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新型微生物燃料电池可利用废水发电

时间：2022-04-01 16:16:38 来源：

在美国和其他发达国家，废水（通常被认为是污水或灰水）估计消耗了3％的电能。

俄勒冈州立大学的工程师在微生物燃料电池的性能方面取得了突破，该技术可以直接从废水中发电。过去还有其他想法，但新技术现在产生的电量（按体积计）比其他大多数使用微生物燃料电池的方法高10到50倍，比某些方法高100倍。

新型微生物燃料电池技术通过与当今的好氧细菌系统截然不同的方法来净化污水。微生物燃料电池细菌会氧化有机物，并在此过程中产生从燃料电池内的阳极到阴极的电子，从而产生电流。几乎所有类型的有机废料都可以用于发电–不仅是废水，还可以是草秆，动物粪便以及来自葡萄酒，啤酒或乳制品行业的副产品。

刘宏和微生物燃料电池。

俄勒冈州立大学生物与生态工程系副教授刘宏展望未来：“如果这项技术以我们认为的方式在商业规模上运作，废水的处理将是一个巨大的能源生产商，而不是一个巨大的能源。成本。这可能会在世界范围内产生影响，节省大量资金，提供更好的水处理并促进能源的可持续性。”

OSU团队说，这一发展最终可能会改变全世界废水的处理方式，从而取代已经使用了近一个世纪的广泛使用的好氧“活性污泥”工艺。新方法将产生大量电能，同时有效清洁废水。

研究结果刚刚发表在能源和环境科学杂志上，该杂志是由国家科学基金会资助的专业期刊，讨论工作。

如果充分利用废水的可生物降解特性，从理论上讲，它可以提供现在用于处理的能量的许多倍，而不会产生额外的温室气体排放。可以将3％乘以多少倍，得出一个更好的答案。

OSU研究人员几年前曾报道过废水微生物燃料电池技术的前景，但当时探索的系统产生的电能要少得多。借助减少阳极-阴极间距，发展出的微生物和新型隔板材料等新概念，该技术现在每立方米液体反应器容积可产生超过2千瓦的电能。这种功率密度远远超过了微生物燃料电池所能做的任何事情。

OSU微生物燃料电池框图。

在效率方面，OSU系统比基于产生甲烷的厌氧消化从废水中产生电力的替代方法要好。OSU系统可以更有效地处理废水，并且不具有该技术的任何环境缺陷，例如产生不想要的硫化氢或可能释放甲烷（一种有力的温室气体）。

现在已经在实验室中证明了进度水平。Lui报告说，下一步将是一项试点研究，现在正在寻求资金进行这种测试。她说，一个很好的候选人最初可能是食品加工厂，这是一个封闭的系统，可以稳定供应某些类型的废水，从而产生大量的电力。

OSU团队的新闻稿建议，继续进行的研究还应该找到必要微生物的最佳利用方法，从而降低材料成本并提高该技术在商业规模上的功能。

团队还研究了财务问题。尽管完全是初步的，但一旦为降低高昂的初始成本而取得了进展，研究人员估计，这项新技术的基本建设成本应与如今广泛使用的活性污泥系统相当，而在将来的销售中，成本甚至更低。多余的电力都包括在内。

这种方法在发展中国家中也可能具有特殊价值，这些国家的电力供应受到限制，污水处理（如果完全使用）可能会在困难或不可能的偏远地区使用。

数十年来，微生物产生电的能力已为人所知。很高兴看到技术进步使电力生产足够高，可以用于商业用途。

通过。布莱恩·韦斯滕豪斯

资源：废水发电的突破


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