【大紀元2013年09月17日訊】（大紀元記者沙莉編譯報導）美國斯坦福大學的工程師開發了一種從污水發電的方式，使用自然存在的「有線微生物」作為電力生產工廠，這些細菌在消化植物和動物廢物後即可產生電力。

在池塘、河流、沉積物、土壤以及廢水中，都可存在產電。這種產電菌即陽極的催化劑，以陽極作為電子受體，催化了底物的氧化反應，並能將電能傳送到導電材料上。科學家們知道這種稱之為產電微生物（exoelectrogenic）的細菌，是在不接觸空氣的環境下存在的微生物體，並不需要呼吸氧氣才能將有機養分轉換成生物燃料。在過去的十幾年左右，幾個研究小組嘗試了各種方式來使用這些微生物發電機，但有效地採集到這些能源非常困難。

斯坦福大學研究人員設計的新的微生物電池簡單而有效，能捕捉這些發電細菌的工作成果。他們希望它會用於污水處理廠，或分解湖泊和沿海水域「死區」裡的有機污染物，減少化肥和其他有機廢物對水裡氧氣的消耗降低窒息海洋生物的危險。

目前，他們的實驗室原型有一節D-cell電池的大小，看起來像一個化學實驗，有正負兩個電極，插入到一瓶廢水中。小瓶裡，像籐壺附著在船體上，食用有機廢物顆粒的細菌附著在負極上產生電力，由電池的正極捕獲電力。

土木與環境工程學系教授克里多（Craig Criddle）說：「我們稱它捕撈電子。」

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研究論文於9月16日發表在《國家科學院》雜誌上，合著者為材料科學家崔易（Yi Cui）、克里多（Craig Criddle）、謝幸（Xing Xie）。

在電池的負極，有線微生物菌落附著在碳絲上，碳絲作為有效的電導體。使用掃描型電子顯微鏡，斯坦福研究人員拍攝到這些微生物的乳白色卷鬚附著在細碳絲上的照片。

克里多說，「你可以看到，微生物通過納米線傾倒多餘的電子」。人的頭髮絲的寬度下，可容納100個這種微生物並排放置。

這些微生物攝取有機物質，並將其轉換成生物燃料，並將其多餘的電子排放入碳細絲，碳細絲連至正極，正極由吸引電子的材料氧化銀製成。

注入正極的電子流逐漸還原氧化銀成為銀，這個過程中可存儲多餘的電子。謝幸說，一天左右，正極吸收滿電子，且大部份還原成銀。此時，從電池中取出正極，將其重新氧化成氧化銀，並釋放其所存儲的電子。

相當於最好的市售太陽能電池

斯坦福大學的工程師估計，微生物電池可以提取廢水中的約30％能量，與最好的市售太陽能電池將太陽光轉換成電能的效率大致相同。

當然，廢水能量潛力不太大。即便如此，發明者說，微生物電池值得研究，因為它可能會補償一些用於處理廢水的電力。目前在發達國家總用電負荷有3％用於處理廢水。常規處理廠所消耗的大部份電力用於向廢水泵入空氣，普通細菌在消化的過程中需要氧氣，就像人類和其他動物一樣。

展望未來，斯坦福大學的工程師說，他們最大的挑戰將是找到一種廉價而高效的正極材料。

材料科學與工程副教授崔易說，「我們展示了氧化銀的作用原理，但大規模使用銀太貴。」找到合適的新材料還需要一段時間。

（責任編輯：畢儒宗）