微生物電池

Title 微生物電池

煤炭、石油、天然氣，是當前人類生活中的主要能源。隨著人類社會的發展和生活水平的提高，需要消耗的能量日益增多。可是這些大自然恩賜的能源物質是通過千萬年的地殼變化而逐漸積累起來的，數量雖多，但畢竟有限。因此，人們終將面臨能源危機的一天。

當然，人們可以從許多方面獲取能源。例如太陽能就是一個巨大的能源。此外像地熱、水力、原子核裂變都可以放出大量的熱能。試驗研究表明，利用微生物發電，向人們展示出美好的前景。

電池有很多種類，燃料電池是這個家族中的後起之秀。一般電池是由正極、負極、電解質三部分構成，燃料電池也是這樣：讓燃料在負極的一頭髮生化學反應，失去電子；讓氧化劑在正極的一頭髮生反應，得到從負極經過導線跑過來的電子。同普通電池一樣，這時候導線里就有電流通過。

燃料電池可以用氫、聯氨、甲醇、甲醛、甲烷、乙烷等作燃料，以氧氣、空氣、雙氧水等為氧化劑。我們可以利用微生物的生命活動產生的所謂“電極活性物質”作為電池燃料，然後通過類似於燃料電池的辦法，把化學能轉換成電能，成為微生物電池。

作為微生物電池的電極活性物質，主要是氫、甲酸、氨等等。例如，人們已經發現不少能夠產氫的細菌，其中屬於化能異養菌的有三十多種，它們能夠發酵糖類、醇類、有機酸等有機物，吸收其中的化學能來滿足自身生命活動的需要，同時把另一部分的能量以氫氣的形式釋放出來。有了這種氫作燃料，就可以製造出氫氧型的微生物電池來。

在密閉的宇宙飛船里，宇航員排出的尿怎麼辦？美國宇航局設計了一種巧妙的方案：用微生物中的芽孢桿菌來處理尿，生產出氨氣，以氨作電極活性物質，就得到了微生物電池，這樣既處理了尿，又得到了電能。一般在宇航條件下，每人每天排出22克尿，能得到47瓦電力。同樣的道理，也可以讓微生物從廢水的有機物當中取得營養物質和能源，生產出電池所需要的燃料。

儘管微生物電池還處在試驗研究的階段，但它預示著不久的將來，將給人類提供更多的能源。

早期將微生物發酵的產物作為電池的燃料；

1910年，英國植物學家馬克·比特首次發現了細菌的培養液能夠產生電流，他用鉑作為電極成功製造出了世界第一個微生物燃料電池；

20世紀60年代微生物發酵和產電過程合為一體；

20世紀80年代電子傳遞中間體的廣泛應用；

1984年，美國製造了一種能在外太空使用的微生物燃料電池，它的燃料為宇航員的尿液和活細菌，不過放電率極低；

2002年後，無需使用電子傳遞中間體。

2016年，英國巴斯大學、倫敦大學瑪麗皇後學院及布里斯托爾生物能源中心的研究人員共同推出了一款以尿液為燃料的微生物燃料電池。