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細菌電池

細菌電池

厭氧菌群是細菌電池的關鍵所在

細菌電池

近年來,可充電電池技術取得了長足的進步。人們最常見的可充電電池就是手機里的鋰電池。人們切實地感受到鋰電池技術進步帶來的好處。歐珀移動通信公司製造的OPPO手機就運用了閃沖技術,「充電五分鐘,通話兩小時」成為OPPO手機的標配廣告詞。筆者就是使用OPPO Find 7手機,使用兩年了,基本只要1個小時就能將手機電池充滿電。在中國,如果手機不配置快速充電技術設備,都不好意思稱作高檔手機。

人們還應注意到一個事實,像鋰電池這樣的可充電電池仍使用沉重、危險且昂貴的材料製造。現在,一個荷蘭研究團隊研製了一種細菌電池,該電池藉助厭氧細菌進行充電。研究人員已經對該電池系統進行了小規模測試,連續進行了15次充放電。

此細菌電池由兩部分組成。細菌電池內置一個細菌電合成模塊,該模塊利用電子產生醋酸鹽,醋酸鹽是一種用來存儲電荷的金屬鹽;電池的另一端是微生物燃料電池(利用各種厭氧細菌產生電流),通過還原/氧化金屬鹽來釋放電子,這些電子隨後被導入一個電路,以吸取第一個環節產生的電能。越來越多的電能被輸入細菌電合成模塊,讓電池重新具備放電的能力。

荷蘭研究團隊對細菌電池進行了測試,其充電過程超過了16小時,供電時間超過8小時。這種技術看起來能與太陽能發電技術很好地相銜接。在陽光充沛地區的白天,太陽能發電設備能產生足夠的電能,但人們必須存儲部分電能,以便晚上有電可用。

僅從設計方案而言,細菌電池是存儲太陽能電能的理想設備,但仍有改進空間。儲電效率就是要改進的方面之一,在此方面,細菌電池仍比不上鋰電池。荷蘭研究團隊聲稱細菌電池的循環效率約為30-40%,與之相比,現有已知最好的鋰電池的循環效率為80%。細菌電池的使用方式也有諸多限制,使用人必須對細菌電池進行進行維護。一旦細菌電池內的細菌死亡,電池也隨即停止運行。

雖然細菌電池有上述缺點,細菌電池的研究人員已取得重要進展。荷蘭研究團隊記錄的細菌電池15次充放電過程的數據表明:在全部充放電過程中,細菌電池性能穩定。細菌電池用來存儲電力的厭氧細菌菌群具備自我更新能力,意味著細菌電池的工作壽命要優於鋰電池,鋰電池只能承受數百次充放電。

還有其他研究表明:與常規電池相比,生物電化學電池可以具有與其類似的儲電容量和效率,但成本低,使用揮發性化學物質的數量也少一些。

細菌電池應當還要用幾年的時間進行完善,但這個過程值得等待。

作者寫於2016-04-12
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