PNAS：新型阴极材料使“微生物燃料电池”可高效利用污水发电

微生物燃料电池（图片来自斯坦福大学）

生活污水看上去不太像电池的能量来源，但一种新近问世的“微生物电池”可以将污水中的有机物转化为电能，其效率已接近某些商业化的太阳能电池。

斯坦福大学研究人员9月16日在美国《国家科学院院刊》上报告说，这种“微生物电池”的阳极上有产电菌，阴极为氧化银固体。电池工作时，阳极上的产电菌从生活污水中摄取有机物，其分解并获得电子，这些电子通过外电路传递到阴极，从而产生电流。

过去十多年里有多个研究小组探索利用产电菌来制造“微生物电池”，但能量转化效率一直不如人意。斯坦福大学研究人员发明的这种“微生物电池”尽管设计简单，但能量转化效率高达30%，与一些商业化太阳能电池相当。

研究负责人、斯坦福大学副教授崔屹对新华社记者解释说，这种“微生物电池”效率提高，主要是因为使用了氧化银作为阴极材料。

用了氧化银阴极后，不会像以前的一些类似电池那样有氧扩散至阳极，导致有机物被氧化消耗而降低效率。其次，氧化银阴极还可重复使用，并且循环利用的过程不需要消耗太多能量。阴极上的氧化银得到电子后会还原为银，当氧化银都转化为银时，将阴极从电池系统中取出，又可以重新氧化为氧化银循环使用。

一旦这种技术得到应用，或许可以节约处理污水所需的电力。崔屹说：“处理1立方米的典型市政生活污水需要消耗约0.6千瓦时能量，而污水中以还原性有机物的形式存在的能量大约有2千瓦时。如果能有30%的能量转化效率，我们就能回收约0.6千瓦时的电能。”

不过氧化银造价相对较高，限制了这种“微生物电池”的大规模应用。崔屹说，他们正在利用材料科学和纳米技术开发新型廉价阴极材料，相信很快会有新的进展。

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