凈化廢水又可發(fā)電 微生物逆向電池在美問世

      環(huán)境的破壞導(dǎo)致全球氣候變暖，南北極天空中的臭氧層也遭受厄運(yùn)。而在飲用水方面，不少地區(qū)仍然因干旱和無水喝而導(dǎo)致數(shù)以萬計(jì)的人死亡，絕非聳人聽聞，非洲大陸的確有過這樣可怕的一幕。所以節(jié)約水資源是我們必須面臨的迫在眉睫的問題，不過最近美國科學(xué)家開發(fā)出了微生物逆向電池，既可以發(fā)電，又可以凈化廢水，這對(duì)能源環(huán)保有著積極的作用。 
      美國科學(xué)家用兩種可再生資源技術(shù)開發(fā)出一種叫做微生物逆向電滲析電池（MRC）的新技術(shù)。布魯斯•羅根作為賓夕法尼亞州立大學(xué)氫能中心和工程能源與環(huán)境研究所主任參與了此項(xiàng)研究，并擔(dān)任了領(lǐng)導(dǎo)。他說，生活廢水以及其他商品生產(chǎn)產(chǎn)生的廢水，其蘊(yùn)含的能量甚至可以維持整個(gè)美國水里基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)行。
      羅根說微生物燃料電池（MFC）是他們使用的最新技術(shù)，其優(yōu)勢(shì)是可以將廢水中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為可使用的電能并凈水。MFC使用微生物群來分解和氧化有機(jī)物，此過程會(huì)釋放出向陽極移動(dòng)的電子。與此同時(shí)，水中的氫離子會(huì)通過質(zhì)子交換膜并進(jìn)入獨(dú)立的陰極區(qū)。電子通過一個(gè)電路從陽極被吸引到陰極，從而產(chǎn)生電流。氫離子也與周圍的氧相結(jié)合，形成清潔的水。
      在研究的過程中，羅根團(tuán)隊(duì)為了獲得更高的能量密度，使用了一種叫“逆向電滲析”（RED，使用清潔水和海水之間的鹽度梯度來發(fā)電）的技術(shù)。使用RED技術(shù)時(shí)，兩種不同來源的水被泵壓通過一對(duì)膜，這對(duì)膜與帶相反電荷的電極相連，會(huì)讓正負(fù)電荷分別朝不同的方向行進(jìn)，當(dāng)離子朝它們各自的電極移動(dòng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電流。但這一方法需要使用很多膜，因此成本很高。
      他們利用以上兩種技術(shù)各自的優(yōu)勢(shì)，研發(fā)出新系統(tǒng)并命名為“微生物逆向電滲析電池”。羅根表示，最新的方法不僅可以讓我們獲得更多的能量，也讓我們能更快更好地凈化廢水。但新系統(tǒng)肯定也會(huì)存在一定的缺陷，比如一些氮?dú)鈺?huì)從RED堆進(jìn)入MFC的陽極室內(nèi)，這會(huì)對(duì)碳酸氫銨的供應(yīng)產(chǎn)生很大的消耗等。同時(shí)廢水中的污物也可能堆積在膜上并且會(huì)堵塞RED堆。