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tyhjqxbz主管區(qū)長 (文壇精英)
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[交流]
科學家僅利用水和細菌制造氫氣 已有2人參與
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利用由淡水、鹽水和細菌構成的一套系統(tǒng),科學家在沒有任何外來能源的前提下制造出氫氣。 這是第一次,僅僅利用水和細菌,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源?茖W家表示,如今的挑戰(zhàn)在于如何擴大生產(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)電機提供燃料。 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。美國賓夕法尼亞州立大學的環(huán)境工程師Bruce Logan表示,研究人員之前已經(jīng)能夠用由微生物提供動力的與電池類似的燃料電池制造氫氣,但這一過程需要外部能源提供電力,例如通過再生資源或燃燒化石燃料。Logan同時強調(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,卻無法形成制造氫氣所需的電流。只有當電流通過含有氫離子的液體時才能夠產(chǎn)生氫原子,而這些原子彼此結合最終才會形成氫氣。 如今,Logan和賓夕法尼亞州立大學的環(huán)境工程師Younggy Kim在本周的美國《國家科學院院刊》網(wǎng)絡版上報告說,他們完成了一些其他研究團隊從未做過的事——在沒有任何外部能源的前提下,成功地將兩種裝置結合在一起,進而產(chǎn)生了氫氣。其裝置原型包含有兩部分:一部分存放有細菌及其營養(yǎng)物質(zhì),而另一部分則儲存有用來產(chǎn)生氫氣的鹽水——它們被5個組合氣室所分離,用來循環(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)細菌,這種裝置每天能夠產(chǎn)生21到26毫升的氫氣。毫無疑問,這是一個很小的體積——大約相當于一次性打火機燃料體積的4倍,但是它足以證明這種制造氫氣的概念能夠在實驗室中奏效。雖然制造氫氣的設備價格昂貴,但這種裝置不需要外部能源,因此在這一過程中也不會有溫室氣體產(chǎn)生。 華盛頓哥倫比亞特區(qū)美國海軍研究實驗室的化學家Leonard Tender指出,該研究小組的這套裝置“非常簡單,而他們的實驗結果也得到了很好的解釋,并且毫不含糊”。他強調(diào),擴大氫氣生產(chǎn)規(guī)模的一個挑戰(zhàn)就是研制燃料電池膜所需的新材料,從而防止其被細菌活動的化學副產(chǎn)品迅速堵塞——這將減少保持電壓差所需的離子流。Tender說,一旦攻克這一瓶頸,這項技術將為利用廢水中的有機物產(chǎn)生能源提供極大的可能性。 坦佩市亞利桑那大學的化學工程師César Torres表示,擴大生產(chǎn)規(guī)模還面臨著一項挑戰(zhàn),那就是“讓細菌一直滿意”。因為如果將細菌代謝所產(chǎn)生的全部能量用來產(chǎn)生氫氣,將會影響到微生物的生長和繁殖。 |


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