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微生物怎么发生生物电?真的能处理未来的动力问题吗?

跟着国际人口不断添加,人们的需求也在添加,全球变暖已经是一个遍及一致的论题,而导致全球变暖的其间一个原因是化石燃料需求量的不断添加。处理这个问题的计划便是用更清洁、更可继续的动力来代替化石燃料,现在这…

跟着国际人口不断添加,人们的需求也在添加,全球变暖已经是一个遍及一致的论题,而导致全球变暖的其间一个原因是化石燃料需求量的不断添加。

处理这个问题的计划便是用更清洁、更可继续的动力来代替化石燃料,现在这是个新式职业,理论上的代替计划有许多,比方太阳能、风能、水力和地热能等等,可是这些都有它们的极限性,由于它们都需求在特定地址的。

水力发电大坝需求快速活动的水,太阳能电池板需求激烈的阳光,风车需求平整开阔的土地。

那么,是否有一种愈加灵敏的发电方法呢?

答案是有的,只需让能够发电的微生物发挥作用就行了!届时它将像现在的火力发电相同,只不过它只需咱们的废弃物,这是生物电范畴。

关于生物电

生物电是生物体发生的电。当给它们满意的食物时,它们会经过推陈出新活动发生少数的电力。

生物电这个词并不新鲜。18世纪80年代,路易吉·加尔瓦尼第一次运用了这个词,他用闪电电击了一只青蛙,看它的肌肉是否会抽搐,成果青蛙确实抽搐了。

从那时起,生物学家们就对生命怎么发明和运用电力着迷了。但是现在,生物电被更多地用于描绘像细菌这样的小型生命发生的电,咱们能够将其用于出产用处。

咱们能够经过将细菌放入电池中为自己发生这种能量。发生生物电的生化反响发生在电池内的一个特别设备中,该设备包括两个电极,有机物(基质)和微生物。这种设置称为微生物燃料电池(MFC)。

MFC相似于《终结者3》中阿诺德·施瓦辛格中运用的燃料电池,它的功用和咱们传统电池非常相似。

MFC也具有带正极的正截面(阳极)和带负极的负截面(阴极),在正极部分发生的电子被阳极拾取,它们经过阴极发生电流。

MFC和传统燃料电池的差异在于,传统燃料电池经过化学反响来发电,而MFC经过生物进程来发电。

细菌存在于阳极(正极)中。当食物供应时,它们会开释电子,这些电子被阳极吸收,导致阳极上的电子比阴极上的要多,所以电子会压缩到阴极上。

氧、质子和电子在阴极(负极)发生反响。质子和电子的活动在两个电极之间发生电位差,然后发生生物电。

图为:蔗糖分化开释质子和电子的方程式

MFC运用何种微生物?

这种细菌的学名是电化学活性微生物(EAMs),它是这一类微生物的总称,这些微生物能够将化学能,食物中的能量,转化为电能。

为了让它们发挥化学能转化为电能的法力,需求把它们放在一个无氧环境,由于氧会不断夺走电子。

有些电化学活性微生物的才能更强,它们更适宜作为MFC的发电微生物,由于它们能发生使电子搬运更简略的蛋白质。

别的,废水或沼地底部的天然微生物群落也能很好地发生生物电。这点很有利,或许咱们能够简略地运用这种天然功用来满意咱们的生物电需求。

图为:日本这样的小国每年发生2000万吨的食物和厨房废物

哪些底物可被细菌运用?

现在,咱们所发生的废物终究被扔进了废物填埋场或海洋,或许被焚烧,在空气中开释出很多的有害气体。

咱们生物电技能趋于老练,咱们能够充分运用一切潜在的废弃物,咱们的废物能满意国际大约7-15%的动力需求。

污水、食物残渣、泥土、动物粪便或任何品种的有机废物都是生物能量的极好来历,微生物能够运用它们来发生生物电,甚至连塑料或许都会有微生物来分化。

生物电力是未来吗?

运用MFC生发生物电是一个无污染的进程。有机物被细菌厌氧分化以发生生物电。不焚烧,不发生有毒气体,也不发生危险废物。这是一种绿色、可继续的动力出产方法。

但是,最大的约束是发生的功率很低。现在,MFC均匀只能供给0.5 V的电压。而一个一般7号电池能够供给1.5 V的电压。

虽然发生的能量很小,但MFC依然有其用处,比方小型无线传感器供电,由于MFC不需求充电,所以不必忧虑传感器会由于电池耗尽而失效。

另一个缺陷是咱们不能在低温下运用。在冰冷的环境下,细菌的活性下降,它们的代谢率将下降,就根本不会发生电能。

最终

现在研究人员的首要焦点是在污水处理厂树立生物电厂,不管发生什么生物电都能够储存在电容器中,当生物电量到达满意的水平,就能够从电容器中开释出来。

从理论上讲,MFC是一种既能处理动力问题又能处理糟蹋问题的计划。

幻想一下,在几十年后,人们的房子或建筑物将会附在MFC上,把废物倒进废物桶里,就等于给电池充电,这些电能反过来谋福咱们。

跟着科技的开展,未来总是夸姣的!

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