這是******次，僅僅利用水和細(xì)菌，研究人員便能夠持續(xù)不斷地制造氫氣——這是一種清潔能源的潛在來(lái)源?？茖W(xué)家表示，如今的挑戰(zhàn)在于如何擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，從而為各種各樣的用途提供大量的氫氣，例如為汽車和小型發(fā)電機(jī)提供燃料。
利用由淡水、鹽水和細(xì)菌構(gòu)成的一套系統(tǒng)，科學(xué)家在沒(méi)有任何外來(lái)能源的前提下制造出氫氣。
由于在與氧氣燃燒后僅僅生成水蒸氣，氫氣有可能成為最終的清潔燃料。美國(guó)賓夕法尼亞州立大學(xué)的環(huán)境工程師BruceLogan表示，研究人員之前已經(jīng)能夠用由微生物提供動(dòng)力的與電池類似的燃料電池制造氫氣，但這一過(guò)程需要外部能源提供電力，例如通過(guò)再生資源或燃燒化石燃料。Logan同時(shí)強(qiáng)調(diào)，利用包含有可使鹽水和淡水分離的滲透膜的裝置，科學(xué)家已經(jīng)能夠利用它們之間存在的電壓差。然而這些裝置僅僅能夠產(chǎn)生電壓差，卻無(wú)法形成制造氫氣所需的電流。只有當(dāng)電流通過(guò)含有氫離子的液體時(shí)才能夠產(chǎn)生氫原子，而這些原子彼此結(jié)合最終才會(huì)形成氫氣。
如今，Logan和賓夕法尼亞州立大學(xué)的環(huán)境工程師YounggyKim在本周的美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院院刊》網(wǎng)絡(luò)版上報(bào)告說(shuō)，他們完成了一些其他研究團(tuán)隊(duì)從未做過(guò)的事——在沒(méi)有任何外部能源的前提下，成功地將兩種裝置結(jié)合在一起，進(jìn)而產(chǎn)生了氫氣。其裝置原型包含有兩部分：一部分存放有細(xì)菌及其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，而另一部分則儲(chǔ)存有用來(lái)產(chǎn)生氫氣的鹽水——它們被5個(gè)組合氣室所分離，用來(lái)循環(huán)鹽水和淡水。這些組合氣室能夠產(chǎn)生0.5到0.6伏特的電壓——研究人員表示，這已經(jīng)足夠讓微生物燃料電池產(chǎn)生氫氣了，而其中的細(xì)菌則以醋酸化合物為食。
研究人員用30毫升的醋酸鈉溶液供養(yǎng)細(xì)菌，這種裝置每天能夠產(chǎn)生21到26毫升的氫氣。毫無(wú)疑問(wèn)，這是一個(gè)很小的體積——大約相當(dāng)于一次性打火機(jī)燃料體積的4倍，但是它足以證明這種制造氫氣的概念能夠在實(shí)驗(yàn)室中奏效。雖然制造氫氣的設(shè)備價(jià)格昂貴，但這種裝置不需要外部能源，因此在這一過(guò)程中也不會(huì)有溫室氣體產(chǎn)生。
華盛頓哥倫比亞特區(qū)美國(guó)海軍研究實(shí)驗(yàn)室的化學(xué)家LeonardTender指出，該研究小組的這套裝置“非常簡(jiǎn)單，而他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也得到了很好的解釋，并且毫不含糊”。他強(qiáng)調(diào)，擴(kuò)大氫氣生產(chǎn)規(guī)模的一個(gè)挑戰(zhàn)就是研制燃料電池膜所需的新材料，從而防止其被細(xì)菌活動(dòng)的化學(xué)副產(chǎn)品迅速堵塞——這將減少保持電壓差所需的離子流。Tender說(shuō)，一旦攻克這一瓶頸，這項(xiàng)技術(shù)將為利用廢水中的有機(jī)物產(chǎn)生能源提供極大的可能性。
坦佩市亞利桑那大學(xué)的化學(xué)工程師CsarTorres表示，擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模還面臨著一項(xiàng)挑戰(zhàn)，那就是“讓細(xì)菌一直滿意”。因?yàn)槿绻麑⒓?xì)菌代謝所產(chǎn)生的全部能量用來(lái)產(chǎn)生氫氣，將會(huì)影響到微生物的生長(zhǎng)和繁殖。
