| 词条 | 细菌发电 |
| 释义 | § 历史 细菌发电 1910年英国植物学家马克·皮特首先发现有几种细菌的培养液能够产生电流。于是他以铂作电极，放进大肠杆菌或普通酵母菌的培养液里，成功地制造出世界上第一个细菌电池。 1984年，美国科学家设计出一种太空飞船使用的细菌电池，其电极的活性物质是宇航员的尿液和活细菌。不过，那时的细菌电池放电效率较低。 20世纪80年代末，细菌发电有了重大突破，英国化学家彼得·彭托在细菌发电研究方面才取得了重大进展。他让细菌在电池组里分解分子，以释放出电子向阳极运动产生电能。在糖液中他还添加了某些诸如染料之类的芳香族化合物作稀释剂，来提高生物系统中输送电力的能力。[1] 2012年1月，美国宇航局向海军研究实验室航天器工程学部门的格雷戈里·斯科特颁发了一笔研究经费，帮助其进行用于微型行星探索机器人的细菌供电技术的初步研究。如果取得成功，未来的微型机器人行星探险家将采用有效而可靠的微生物燃料电池，无需科学家进行干预。[2] § 原理 细菌发电 让细菌在电池组里分解分子，以释放出电子向阳极运动产生电能。在糖液中他还添加了某些诸如染料之类的芳香族化合物作稀释剂，来提高生物系统中输送电力的能力。 在细菌发电期间，还要往电池里不断充入空气，用以搅拌细菌培养液和氧化物质的混合物。据计算，利用这种细菌电池每100克糖可获得135.293×104库仑的电，其效率可达40%。远高于太阳电池的效率，只要不断给这种细菌电池里添入糖，就可获得2安培的电流，且能持续数月之久。 利用这种细菌发电原理，还可以建立细菌发电站，计算表明一个功率为1000千瓦的细菌发电站，仅需要1000立方米体积的细菌培养液，每小时消耗200千克糖即可维持其运转发电。而这种电站是一种不污染环境的“绿色”电站，其运转产生的废物基本上是二氧化碳和水。 § 原料 糖原料细菌发电 美国环境微生物学家德里克·拉乌雷发现了一种新的嗜糖微生物。拉乌雷博士是在弗吉尼亚州奥伊斯特湾发现这种细菌的。实验证明，当这种细菌吃糖时，它把葡萄糖液转化为二氧化碳，同时产生电子。在这种细菌新陈代谢的过程中，能转换糖里80%以上的有效电子，这与以前多数嗜糖的微生物燃料电池10%的能效形成鲜明对照。>第二十版 科技2004年03月17日">[3] 首先制造一个有两个封闭空间的容器，每一个空间都有一个石墨电极，并被薄膜隔开。其中一个空间中放有R.ferriducens，它们在葡萄糖溶液中游动，在产生化学反应后分解为二氧化碳（CO2）和电子。电子被传输到附近的电极（阳极），然后又通过外电路传送到另一块电极（阴极）：电源。 除了葡萄糖可以作为它的原料，果糖、蔗糖及从木头和稻草中提取出来的含糖副产品的木糖，都可以充当它的原料。此外，由于细菌稳定性强，它们能够在4℃到30℃（39.2至86华氏度）之间生长。细菌的最佳生长温度为25℃（77华氏度）。 这项技术可用于其他环境条件下，比如在充电条件困难以及成本高的情况下。这项技术可为监视过往船只及潜艇的水下扩音器和声呐提供动力。对于那些生活在偏远地区的穷人来说，通过这项技术，动物粪便或污水等含有碳水化合物的废物，都能为电冰箱和炉子提供电力。 重金属原料细菌发电 细菌发电 美国研究人员在美国《科学》周刊上发表文章称，一种能去除地下铀污染物的细菌也许能够发电。 美国马里兰州罗克维尔的基因组研究所和马萨诸塞大学组成的联合小组破解了这种能吞噬金属的地下细菌的基因图谱，称它有100多个基因能够使金属发生化学变化，使之产生电能。 据科学家介绍，这种地下细菌的基因组中有100个或更多的基因，能编码不同的Ｃ型细胞色素，还具有能来回移动电子的蛋白质。 这种细菌还有能帮助其吞噬金属的基因。此外，这种先前被认为只能在无氧环境里存在的细菌，可能具有在有氧条件下发挥某种功能的基因。它们能在深层地下水中产生电能，这比先前预计的清洁环境的用处更大。 细菌 在淡水池塘中常见的一种细菌也可以用来连续发电。这种细菌不仅能分解有机污染物，而且还能抵抗多种恶劣环境。发电的细菌属于脱硫菌家族，这个家族的细菌在淡水环境中很普遍，而且已被人类用于消除含硫的有机污染物；其次，在外界环境不利或养分不足时，脱硫菌可以变成孢子态，而孢子能够在高温、强辐射等恶劣环境中生存，一旦环境有利又可以长成正常状态的菌株。用这种细菌制成的燃料电池，只要有足够的有机物作为“食物来源”，电池中的细菌就能通过分解食物持续释放出带电粒子。 细菌还具有捕捉太阳能并把它直接转化成电能的功能。美国科学家在死海和大盐湖里找到一种嗜盐杆菌，它们含有一种紫色素，在把所接受的大约10％的阳光转化成化学物质时，即可产生电荷。科学家们利用它们制造出一个小型实验性太阳能细菌电池，结果证明是可以用嗜盐性细菌来发电的，用盐代替糖，其成本就大大降低了 。 § 前景 细菌发电能够节约用电，又能够处理生活污水，同时减轻用电负担和污水处理厂负担，既环保又经济，拥有庞大的市场，其产能物质成本较低，获取方便，十分值得开发推广。 美国设计出一种综合细菌电池，是由电池里的单细胞藻类首先利用太阳光将二氧化碳和水转化为糖，然后再让细菌利用这些糖来发电； 日本将两种细菌放入电池的特制糖浆中，让一种细菌吞食糖浆产生醋酸和有机酸，而让另一种细菌将这些酸类转化成氢气，由氢气进入磷酸燃料电池发电； 英国则发明出一种以甲醇为电池液，以醇脱氢酶铂金为电极的细菌电池。 |
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