細菌發電，即利用細菌的能量發電。曆史可以追溯到1910年，英國植物學家馬克•皮特首先發現有幾種細菌的培養液能夠產生電流。於是他以鉑作電極，放進大腸杆菌或普通酵母菌的培養液裏，成功地製造出世界上第一個細菌電池。
細菌發電 - 曆史
1910年英國植物學家馬克•皮特首先發現有幾種細菌的培養液能夠產生電流。於是他以鉑作電極，放進大腸杆菌或普通酵母菌的培養液裏，成功地製造出世界上第一個細菌電池。
1984年，美國科學家設計出一種太空飛船使用的細菌電池，其電極的活性物質是宇航員的尿液和活細菌。不過，那時的細菌電池放電效率較低。
直到20世紀80年代末，細菌發電才有了重大突破，英國化學家彼得•彭托在細菌發電研究方麵才取得了重大進展。他讓細菌在電池組裏分解分子，以釋放出電子向陽極運動產生電能。在糖液中他還添加了某些諸如染料之類的芳香族化合物作稀釋劑，來提高生物係統中輸送電力的能力。在細菌發電期間，還要往電池裏不斷充入空氣，用以攪拌細菌培養液和氧化物質的混合物。據計算，利用這種細菌電池每100克糖可獲得135.293×10^4庫侖的電，其效率可達40%。這已遠高於目前使用的太陽電池的效率，何況其還有再提高10%的潛力可挖。隻要不斷給這種細菌電池裏添入糖，就可獲得2安培的電流，且能持續數月之久。
細菌發電 - 首次成功
美國植物學家馬克•皮特在1910年首先發現有幾種細菌的培養液能夠產生電流。於是他以鉑作電極，放進大腸杆菌或普通酵母菌的培養液裏，成功地製造出世界上第一個細菌電池。
細菌發電 - 原理
讓細菌在電池組裏分解分子，以釋放出電子向陽極運動產生電能。在糖液中他還添加了某些諸如染料之類的芳香族化合物作稀釋劑，來提高生物係統中輸送電力的能力。 在細菌發電期間，還要往電池裏不斷充入空氣，用以攪拌細菌培養液和氧化物質的混合物。據計算，利用這種細菌電池每100克糖可獲得135.293×104庫侖的電，其效率可達40%。這已遠高於目前使用的太陽電池的效率，何況其還有再提高10%的潛力可挖。隻要不斷給這種細菌電池裏添入糖，就可獲得2安培的電流，且能持續數月之久。 利用這種細菌發電原理，還可以建立細菌發電站，計算表明一個功率為1000千瓦的細菌發電站，僅需要1000立方米體積的細菌培養液，每小時消耗200千克糖即可維持其運轉發電。而這種電站是一種不汙染環境的\"綠色\"電站，其運轉產生的廢物基本上是二氧化碳和水。
細菌發電 - 糖原料細菌發電
兩位美國科學家宣稱，他們已發明了世界上第一種能夠發電的“細菌電池”。這項研究是由五角大樓提供資金支持的，該項目的兩位研究員馬薩諸塞州立大學的斯瓦德斯•查德烏裏(印度籍)和德裏克•拉威萊(美國籍)說，這種電池的原料是地下的細菌，它們在吞噬糖的過程中，能夠把能量轉化為電。
這一原型電力裝置加滿原料後，可以正常運轉長達25天，而且成本低，性能穩定。拉威萊在接受媒體采訪時說：“這是一種獨特的有機體。”他還簡要描述了這項技術的潛在應用價值。正處於研究階段的細菌叫Rhodoferaxferriducens，是研究人員在弗吉尼亞奧伊斯特貝地底深處不通風的沉澱物中發現的，研究人員認為它是使糖氧化的最理想的“候選者”。兩位科學家的研究成果已在專業雜誌《自然生物工藝學》上發表。
他倆製造了一個有兩個封閉空間的容器，每一個空間都有一個石墨電極，並被薄膜隔開。其中一個空間中放有R.ferriducens，它們在葡萄糖溶液中遊動，在產生化學反應後分解為二氧化碳(CO2)和電子。電子被傳輸到附近的電極(陽極)，然後又通過外電路傳送到另一塊電極(陰極)：電源。
盡管有關微生物燃料電池的問題很早便已提出，但直到現在他們仍舊麵臨成本高以及能效低等問題。拉威萊說，它們的效率很低，一般為“10%或更低”，相對於它們提供的功率，這種產出所付出的成本極高。通過這種方式發電，最佳效率可達約50%。但這需要添加幾種起催化作用的化學物質，這些化學物質可以穿過封閉空間的薄膜進入容器，把自由電子傳輸到陽極。
不過，這幾種起催化作用的化學物質的價格非常昂貴，而且還需要經常補充，這使得它們不適於用做一種簡單的長期的能源。
由查德烏裏和拉威萊製造的原型機能夠生成少量的電流，充其量隻夠一個計算器或聖誕樹燈泡的電力供應。然而，作為細菌電力的明證，這種機器誕生的影響不可估量。它的能效達到驚人的83%，這也預示著，一旦克服工程技術障礙，找到解決生產技術的方案，將來有一天，它可以當做普通電池用。
不僅葡萄糖可以作為它的原料，而且果糖、蔗糖，甚至從木頭和稻草中提取出來的含糖副產品的木糖，都可以充當它的原料。此外，由於細菌穩定性強，它們能夠在4℃到30℃(39.2至86華氏度)之間生長。細菌的最佳生長溫度為25℃(77華氏度)。
如果所有的燃料都用完了，科學家仍舊有辦法。拉威萊說，這種工藝確實會產生二氧化碳(導致溫室效應的氣體)等對空氣造成汙染的物質，但與使用礦物燃料所排出的廢氣相比，它對全球變暖的危害要低得多。拉威萊說：“從短期看，這種技術可用來生產手機電池。”
拉威萊說，這項技術也可用於其他環境條件下，比如在充電條件困難以及成本高的情況下。他說美國國防部對這項技術非常感興趣，他們計劃使用這項技術為監視過往船隻及潛艇的水下擴音器和聲呐提供動力。對於那些生活在偏遠地區的窮人來說，通過這項技術，動物糞便或汙水等含有碳水化合物的廢物，都能為電冰箱和爐子提供電力。
細菌發電 - 重金屬原料細菌發電
美國研究人員在美國《科學》周刊上發表文章稱，一種能去除地下鈾汙染物的細菌也許能夠發電。
美國馬裏蘭州羅克維爾的基因組研究所和馬薩諸塞大學組成的聯合小組破解了這種能吞噬金屬的地下細菌的基因圖譜，稱它有100多個基因能夠使金屬發生化學變化，使之產生電能。
據科學家介紹，這種地下細菌的基因組中有100個或更多的基因，能編碼不同的C型細胞色素，還具有能來回移動電子的蛋白質。
這種細菌還有能幫助其吞噬金屬的基因。此外，這種先前被認為隻能在無氧環境裏存在的細菌，可能具有在有氧條件下發揮某種功能的基因。它們能在深層地下水中產生電能，這比先前預計的清潔環境的用處更大。
細菌發電 - 相關研究
在淡水池塘中常見的一種細菌也可以用來連續發電。這種細菌不僅能分解有機汙染物，而且還能抵抗多種惡劣環境。他們的發現有兩個與眾不同之處：首先是發電的細菌屬於脫硫菌家族，這個家族的細菌在淡水環境中很普遍，而且已被人類用於消除含硫的有機汙染物;其次是在外界環境不利或養分不足時，脫硫菌可以變成孢子態，而孢子能夠在高溫、強輻射等惡劣環境中生存，一旦環境有利又可以長成正常狀態的菌株。用這種細菌製成的燃料電池，隻要有足夠的有機物作為“食物來源”，電池中的細菌就能通過分解食物持續釋放出帶電粒子。
人們還發現，細菌還具有捕捉太陽能並把它直接轉化成電能的“特異功能”。最近，美國科學家在死海和大鹽湖裏找到一種嗜鹽杆菌，它們含有一種紫色素，在把所接受的大約10%的陽光轉化成化學物質時，即可產生電荷。科學家們利用它們製造出一個小型實驗性太陽能細菌電池，結果證明是可以用嗜鹽性細菌來發電的，用鹽代替糖，其成本就大大降低了。由此可見，讓細菌為人類供電已不是遙遠的設想，而是不久的現實 。
細菌發電 - 前景與研究
利用其原理，還可以建立細菌發電站。在10米見方的立方體盛器裏充滿細菌培養液，就可建立一個1000千瓦的細菌發電站，每小時的耗糖量為200千克，發電成本是高了一些，但這是一種不會汙染環境的“綠色”電站，更何況技術發展後，完全可以用諸如鋸末、秸稈、落葉等廢有機物的水解物來代替糖液，因此，細菌發電的前景十分誘人。
現在，各發達國家如八仙過海，各顯神通：美國設計出一種綜合細菌電池，是由電池裏的單細胞藻類首先利用太陽光將二氧化碳和水轉化為糖，然後再讓細菌利用這些糖來發電;日本將兩種細菌放入電池的特製糖漿中，讓一種細菌吞食糖漿產生醋酸和有機酸，而讓另一種細菌將這些酸類轉化成氫氣，由氫氣進入磷酸燃料電池發電;英國則發明出一種以甲醇為電池液，以醇脫氫酶鉑金為電極的細菌電池。
（來源：生物穀 ）
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