生物燃料電池技術發(fā)展及應用前景廣闊

    鋰電世界  隨著地球上人口數(shù)量不斷增長，經(jīng)濟日益發(fā)展，能源愈來愈顯得重要。新型能源———生物燃料，吸引了不少科學家對其進行研究與開發(fā)。眾所周知，生物燃料一般是指通過生物資源生產的燃料，主要有乙醇和生物柴油兩種，可以替代廣泛使用的汽油和柴油，是一種可再生能源。20 世紀70 年代以來，由于眾多國家日益重視生物燃料的發(fā)展，取得了顯著的研究成果。而所謂的生物燃料電池，就是按照燃料電池的原理，利用生物質能將有機物(如糖類等)中的化學能直接轉化成電能的一種電化學裝置。

    按燃料電池的原理，利用生物質能的裝置。可分為間接型燃料電池和直接型燃料電池。直接生物燃料電池是指燃料在電極上氧化，電子從燃料分子直接轉移到電極上，生物催化劑的作用是催化燃料在電極表面上的反應；間接生物燃料電池是指燃料不在電極上反應，而在電解液中或其他地方反應，電子則由具有氧化還原活性的介體運載到電極上去。

    而根據(jù)電池中使用的催化劑種類，可將生物燃料電池分為微生物燃料電池和酶燃料電池兩種類型。酶生物燃料電池是指先將酶從生物體系中提取出來，然后利用其活性在陽極催化燃料分子氧化，同時加速陰極氧的還原；微生物燃料電池是指利用整個微生物細胞作催化劑，依靠合適的電子傳遞介體在生物組分和電極之間進行有效的電子傳遞；

    目前應用最廣泛的當屬微生物燃料電池。

    微生物燃料電池（MFCs）并不是新興的工具，利用微生物作為電池中的催化劑這一概念從上個世紀70年月就已存在，并且利用微生物燃料電池處置家庭污水的想象也于1991年完成。可是，顛末晉升能量輸出的微生物燃料電池則是更生的，為這一事物的實踐利用供給了可能的機會。

    與傳統(tǒng)的化學電池技術相比，微生物燃料電池具有操作上和功能上的優(yōu)勢。首先它將底物直接轉化為電能，保證了具有高的能量轉化效率。其次，微生物燃料電池能在常溫、常壓甚至是低溫的環(huán)境條件下有效運作，電池維護成本低、安全性強。第三，微生物燃料電池所產生的廢氣的主要組分是二氧化碳，不會產生污染環(huán)境的副產物。第四，微生物燃料電池具有生物相容性，利用人體內的葡萄糖和氧為原料的微生物燃料電池可以直接植入人體。第五，在缺乏電力基礎設施的局部地區(qū)，微生物燃料電池具有廣泛應用在化石燃料日趨緊張、環(huán)境污染越來越嚴重的今天，微生物燃料電池以其良好的性能向我們展示了一個美好的發(fā)展前景。

    MFCs將可以被生物降解的物資中可利用的能量直接轉化成為電能。要達到這一目標，只需求使細菌從利用它的天然電子傳送受體，例如氧或者氮，轉化為利用不溶性的受體，比喻MFC的陽極。這一轉換可以或許顛末利用膜聯(lián)組分或者可溶性電子穿越體來完成。然后電子顛末一個電阻器流向陰極，在那邊電子受體被回復復興。與厭氧性消化感化相比，MFC能發(fā)生電流，并且天生了以二氧化碳(CO2)為主的廢氣。

    美國賓夕法尼亞大學和中國清華大學的最新研究顯示，細菌可將污濁的鹽水變?yōu)轱嬘盟l(fā)電。該研究昭示著微生物燃料電池的發(fā)展新方向。過去，微生物燃料電池通常被用于發(fā)電或以氫氣或甲烷的形式儲存電力。

    據(jù)探索頻道報道，賓夕法尼亞大學科學家布魯斯·洛根（BruceLogan）表示，微生物燃料電池可將有機廢物轉變?yōu)槟芰縼碓础Ｂ甯推渌髡咴凇董h(huán)境科學與技術》雜志（EnvironmentalScienceandTechnology）上發(fā)表了一篇相關論文。洛根說：“在這個最新發(fā)現(xiàn)中，我們認為，通過改變微生物的發(fā)電情況，我們可以將鹽水進行淡化處理。”

    同樣也在研究微生物燃料電池的俄勒岡州立大學劉洪（音譯）表示：“無論處理后水的鹽度如何，這將是人類第一次把微生物燃料電池用于鹽水淡化。”

    由于整個行業(yè)還處于剛剛起步階段，先期進入的企業(yè)一旦確立了技術優(yōu)勢，就能在市場競爭中處于有利地位。隨著政策扶持力度加大和新進入企業(yè)增多，預計未來技術進步的步伐會越來越快。但是，生物燃料電池屬于高新技術產業(yè)，對進入者資金的要求比較高，整個行業(yè)的技術現(xiàn)在還未成熟，需要持續(xù)的大投入之后才可能有所回報。總之，盡管還有許多工作有待開展，但生物燃料電池技術的前途光明，將成為新一代的產電系統(tǒng)。

    在2013年04月22-23日于上海遠洋賓館將要召開的“ 2013中國 （國際） 生物質能源與生物質利用高峰論壇（簡稱BBS 2013） ”上多位生物燃料電池科研技術專家等將同與會嘉賓們共同探討生物燃料電池技術應用及市場前景。