细菌电池
厌氧菌群是细菌电池的关键所在
近年来,可充电电池技术取得了长足的进步。人们最常见的可充电电池就是手机里的锂电池。人们切实地感受到锂电池技术进步带来的好处。欧珀移动通信公司制造的OPPO手机就运用了闪冲技术,“充电五分钟,通话两小时”成为OPPO手机的标配广告词。笔者就是使用OPPO Find 7手机,使用两年了,基本只要1个小时就能将手机电池充满电。在中国,如果手机不配置快速充电技术设备,都不好意思称作高档手机。
人们还应注意到一个事实,像锂电池这样的可充电电池仍使用沉重、危险且昂贵的材料制造。现在,一个荷兰研究团队研制了一种细菌电池,该电池借助厌氧细菌进行充电。研究人员已经对该电池系统进行了小规模测试,连续进行了15次充放电。
此细菌电池由两部分组成。细菌电池内置一个细菌电合成模块,该模块利用电子产生醋酸盐,醋酸盐是一种用来存储电荷的金属盐;电池的另一端是微生物燃料电池(利用各种厌氧细菌产生电流),通过还原/氧化金属盐来释放电子,这些电子随后被导入一个电路,以吸取第一个环节产生的电能。越来越多的电能被输入细菌电合成模块,让电池重新具备放电的能力。
荷兰研究团队对细菌电池进行了测试,其充电过程超过了16小时,供电时间超过8小时。这种技术看起来能与太阳能发电技术很好地相衔接。在阳光充沛地区的白天,太阳能发电设备能产生足够的电能,但人们必须存储部分电能,以便晚上有电可用。
仅从设计方案而言,细菌电池是存储太阳能电能的理想设备,但仍有改进空间。储电效率就是要改进的方面之一,在此方面,细菌电池仍比不上锂电池。荷兰研究团队声称细菌电池的循环效率约为30-40%,与之相比,现有已知最好的锂电池的循环效率为80%。细菌电池的使用方式也有诸多限制,使用人必须对细菌电池进行进行维护。一旦细菌电池内的细菌死亡,电池也随即停止运行。
虽然细菌电池有上述缺点,细菌电池的研究人员已取得重要进展。荷兰研究团队记录的细菌电池15次充放电过程的数据表明:在全部充放电过程中,细菌电池性能稳定。细菌电池用来存储电力的厌氧细菌菌群具备自我更新能力,意味着细菌电池的工作寿命要优于锂电池,锂电池只能承受数百次充放电。
还有其他研究表明:与常规电池相比,生物电化学电池可以具有与其类似的储电容量和效率,但成本低,使用挥发性化学物质的数量也少一些。
细菌电池应当还要用几年的时间进行完善,但这个过程值得等待。