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試過“尿能發(fā)電”嗎？馬上，你就能用自己的尿給手機(jī)充電
“撒泡尿自己照照”常用來諷刺人沒有自知之明，不過隨著微生物燃料電池的飛速發(fā)展，這句話已經(jīng)被賦予了新的含義：尿液產(chǎn)生的電能可以用來照明。
一個詛咒(。
我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫碾姵?比如鋰電池、鎳鎘電池、鋅錳電池等)是通過化學(xué)反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。而微生物燃料電池，簡單的說是以附著于陽極的微生物作為催化劑，以降解有機(jī)物的方式將其中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。
微生物燃料電池來了!
既減少了對化石能源的依賴、又能有效的利用那些富含有機(jī)物的生活和工業(yè)廢料
作為一種替代能源，微生物燃料電池可以說是一舉兩得，。因此，多年來，科學(xué)家們嘗試了各種各樣的“燃料”來驅(qū)動微生物燃料電池，比如腐爛的水果、蝦殼、造紙工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)的污水、市政污水、甚至尿液以及化糞池出水等。
微生物燃料電池模塊的3D圖。
微生物燃料電池也是水處理的重要研究方向，以有機(jī)污水作為燃料，在利用污水中有機(jī)質(zhì)的化學(xué)能發(fā)電的同時，又可以達(dá)到凈化污水的效果。隨著電池輸出功率密度的提高和電池成本的逐步降低，近年來已經(jīng)有一些裝置被開發(fā)出來并投入了現(xiàn)場試驗。
“尿能”發(fā)電實驗，怎么搞?
西英格蘭大學(xué)的生物能源研究小組在2015年進(jìn)行了兩項“尿能”發(fā)電的現(xiàn)場試驗。第一個現(xiàn)場試驗是在大學(xué)的校園里。科研人員制作了一個只有兩個立式小便池的簡易男廁所，小便池的下方放置了由8個電池模塊串聯(lián)組成的發(fā)電裝置。
設(shè)置在西英格蘭大學(xué)校內(nèi)的尿液發(fā)電實驗裝置(2015年2月 – 5月)
每個電池模塊長70厘米、寬30厘米、高16厘米，內(nèi)含36個微生物燃料電池。整個發(fā)電裝置包含288個微生物燃料電池，能夠容納尿液25升。廁所的小隔間內(nèi)安裝了4個LED燈具(電壓3 V，總功率為1.2 W)。該實驗裝置用志愿者(學(xué)生和老師)提供的新鮮尿液作為“燃料”來驅(qū)動微生物燃料電池發(fā)電，并供給LED燈進(jìn)行照明。
第二個現(xiàn)場試驗的地點就更有意思了。為了能夠收集到大量的尿液，科研人員腦洞大開的選擇了格拉斯頓伯里音樂節(jié)(Glastonbury Music Festival)作為試驗場地。
設(shè)置在格拉斯頓伯里音樂節(jié)內(nèi)的“尿能”發(fā)電裝置(2015年6月)
這是目前世界最大的的露天音樂節(jié)、表演藝術(shù)節(jié)之一，每年的六月，這個英格蘭西南部的小鎮(zhèn)能夠吸引全世界十萬以上的音樂愛好者?？梢韵胂蟮氖菚写罅康挠慰托枰R時廁所解決內(nèi)急。預(yù)計到每天會有大約1千人使用，因此西英格蘭大學(xué)的科研人員在此安裝了一個大號的“尿能”發(fā)電廁所，包括有12個電池模塊(共432個微生物燃料電池)，6個LED燈具(電壓3 V，總功率為1.8 W)，能容納尿液300升(如下圖)。
在發(fā)電照明的同時，還順帶著起到了污水處理的效果
兩項“尿能”發(fā)電實驗都取得了預(yù)期的成果。。為了說明尿液的處理效果，科研人員比較了尿液的化學(xué)需氧量(COD)在發(fā)電前和發(fā)電后的變化，發(fā)現(xiàn)在校園實驗中化學(xué)需氧量的去除率能夠達(dá)到95%以上，而在音樂節(jié)的試驗中也有30%左右(去除率受環(huán)境因素比如溫度等影響)。
通過實驗，微生物燃料電池展現(xiàn)了它的優(yōu)勢：“燃料”免費而且環(huán)保(廢物再利用);尿液無需經(jīng)過任何處理即可用來發(fā)電;發(fā)電的同時還能起到凈化污水的效果;發(fā)電后也不會產(chǎn)生廢料。
大約需要600毫升的尿液，就可以為手機(jī)充電6小時，并為手機(jī)提供通話3小時的電量。
不僅能照明，該研究小組還在研究進(jìn)行著另外一種更加有趣的應(yīng)用：給手機(jī)充電：
在廁所為手機(jī)充電?
當(dāng)然，現(xiàn)在看這個發(fā)電裝置的效率還很低下，而且體積巨大。但電腦剛剛誕生的時候同樣也是體積巨大啊!隨著科技的進(jìn)步，我們可以期待微生物燃料電池的體積會越做越小，電池輸出功率的密度越來越高，電池成本越來越低。也許在不遠(yuǎn)的將來，你在野外露營的時候一塊便攜的微生物燃料電池成為了必備，當(dāng)你發(fā)現(xiàn)手機(jī)沒電了，或者需要照明的時候，用你自己的尿液就可以發(fā)電了。
