此新的微生物燃料电池是通过纤维素分解来发电的.废纸、木头、玉米叶和玉米杆都含有丰富的纤维素.将纤维素用作乙醇燃料的来源,可以取代目前广泛使用玉米来加工乙醇用作燃料的办法.
奶牛的瘤胃是反刍动物的第一胃,食物被吞下后大多数立即在此聚集,由此返回到口中.由于瘤胃胃液中富含微生物,可以分解纤维素.新燃料电池包括二个间隔 间,其中一个间隔间里充满纤维素和奶牛胃液.当微生物分解纤维素时,就会产生电子,电子向燃料电池的另一个间隔间跑去,就产生了电流.“当细菌分解纤维素时,就产生了能量.纤维素是我们地球最富有的资源,”负责此项研究的美国俄亥俄州大学博士生哈买德·李斯马尼-雅兹迪说.
燃料电池是举世公认的高效、便捷及有益于环境的绿色能源装置.它利用物质发生化学反应时释放的能量直接将其变换为电能,工作时需要连续不断地向其供给活物质——燃料与氧化剂.因为是将燃料通过化学反应释放出能量变为电能输出,所以被称为“燃料电池”.目前使用的燃料有氢、碳氢化合物和乙醇.
此研究小组这次制造的燃料电池只是二年前他们开发的最初模型的精致版,虽然大小只有后者的四分之一,但产生的电量是后者的3倍.二个这样的燃料电池可以给一节AA电池充电,而以前得要4个旧版燃料电池才能做到这一点.
而且,精致版燃料电池可以使用更长时间.只要源源不断地补充原料,就可以持续不断地产生能量.“我们已经让我们的电池运转3个月了,”研究小组成员、美国俄亥俄州大学的安·瑞斯迪说.
用奶牛胃液做燃料电池
实验时,他们首先从活奶牛胃里获取瘤胃胃液,通过套管对胃液进行提炼.此套管是通过手术,被直接置入到了奶牛的瘤胃上.之后,他们在燃料电池的一个间隔间里装满这种富含微生物的胃液和纤维素.此间隔间大约有2英寸宽、3英寸长和高.由特殊材料制成的膜将二个间隔间分开.这种膜允许质子从负极间隔间移动到正极间隔间,从而产生电流.与此同时,将一片石墨放入每一个间隔间中,用作燃料电池的电极.
研究人员目前正在进一步精制这种微生物燃料电池,同时还在实验室里努力寻找大批量生产瘤胃胃液微生物的方法,为未来大规模生产做准备.此发现发表在8月21日于波士顿举行的美国化学协会大会上.