壳质可为海洋微生物燃料电池提供丰厚养料

　　在可再生能源开发领域，海洋微生物燃料电池占有相当重要的一席之地。这种绿色水用能量供应系统具有可再生性、环保性和可持续发展性的优势，而且实用性、普适性也很强。科学家希望能够利用海洋微生物及淡水微生物的天然食性，在海洋或淡水水域产生可持续十多年的能量来源，为布置于近海和淡水水域的传感器持久供电。而且，如果这种能源能够实用化，还可依据其来研究发展独特的水域移动监视系统。

　　在现实生活当中，水用能量供应系统经常被放置到遥远水域，为诸多被放置在浮标上或放置在水中的传感器提供能量。这些传感器常被用来测量海水或河水及湖水的温度、压力、盐度、密度和混浊度以及污染排放物，还被用来监测海上钻井平台的周边水域，以及海水、河水及湖水的污染状况，比如由赤潮引起的水质变化。还有一些用来测量声音及光线在水下的传导率的小型便携式仪器，也需要能够持久供电的能量来源。因为，尽管上述装置需要的能量都很小，但被考察的地区往往需要长期遥控监测。

　　据最新一期的美国《环境科技》杂志报道，美国宾夕法尼亚大学科学家在海洋微生物燃料电池领域取得了一些新进展。他们发现，被丢弃的蟹壳、虾壳又有新用途，它们很可能是延长水上传感器的供电源———微生物燃料电池使用寿命的关键。

　　为了产生电能，微生物燃料电池需要为细菌提供食物———有机物质。然而，深海海底的沉积物可能极度缺乏有机物，因为海洋中的活体生物一般都生活在光线能够穿透海水的透光层。这些生物在此区域不断再循环，形成一个食物链，很少能够有有机物质掉落到海床。科学家认为，缺少细菌食物源———有机物，限制了海洋微生物燃料电池的使用寿命。

　　宾州大学的研究人员用一个用碳纤维布制作的枕头状电极，对包括甲壳类动物处理过程的下脚料———壳质在内的各种甲壳物质进行研究，电极被放置在海底沉积物里或悬在水中，以供自然存在的微生物通过吞吃壳质维持体力，四下游动，造成电荷流动。

　　微生物燃料电池的工作原理如下：细菌在水中活动时，能把电子传到阳极，这些电子通过导线从阳极流动到阴极，因而产生电流。在此过程中，细菌需要消耗水中或水底沉积物中的有机物质。宾州科学家们利用在海洋中天然存在的微生物，因为有如此之多的海洋生物产生壳质，许多海洋微生物就靠分解壳质为生。

　　研究人员包括环境工程学教授布鲁斯·洛根、土木工程助理教授雷切尔·布伦南、农业及生物工程助理教授汤姆·理查德等人。他们测试了两种壳质和一种纤维素。结果发现:纤维素不如壳质。他们认为，这是因为海洋如此习惯于壳质，以至于靠吃壳质为生的天然海洋微生物远远多于靠吃纤维素者。

　　研究小组在实验室条件下做了一个海洋微生物燃料电池，外壳是一个玻璃瓶，瓶底放置着海底沉积物，里面埋着用碳纤维布制作的导电阳极，铂阴极悬浮在水中。当然，如果是在海里，就无需使用容器，但阳极和阴极必须靠得足够近，以使正电荷可以经由液体水到达阴极。

　　研究人员测试了两种不同尺寸的壳质，结果发现，在无需为细菌增加有机食物的情况下，这两种壳质都能增加海洋微生物燃料电池的产电能力，而且细颗粒壳质的产电能力几乎是粗颗粒壳质的两倍。这说明，海洋微生物更容易消化细颗粒壳质。

　　研究人员对这个发现很感兴趣，认为能够通过调整颗粒的尺寸大小，来控制细菌消耗壳质的比率，进而改变海洋微生物燃料电池的电力输出功率和微生物燃料电池的使用寿命。从技术上来讲，人类完全可以通过为细菌提供更多的食物来增加电池的功率。