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        新能源崛起

        2015-09-10 07:22:44冉浩
        課外語文·中 2015年8期
        關(guān)鍵詞:半透膜浮標(biāo)陰極

        冉浩

        ①能源是我們賴以生存和發(fā)展的重要基礎(chǔ),現(xiàn)在我們所依賴的煤、石油和天然氣等化石燃料,具有不可再生性,預(yù)計將在未來100年或稍長的時間內(nèi)枯竭,全球能源安全面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。同時,化石能源的利用也造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此,尋找清潔的替代能源就顯得格外迫切了。微生物燃料電池便是其中的一種選擇。微生物燃料電池的思路源自20世紀(jì)初。1911年,英國植物學(xué)家波特就發(fā)現(xiàn)大腸桿菌和酵母菌能夠產(chǎn)生電流,但是相當(dāng)長的一段時間內(nèi),由于其發(fā)電量小、成本高,而且需求不迫切,該技術(shù)一直得不到發(fā)展。但進(jìn)入21世紀(jì)以來,人們再次將目光投到了這個領(lǐng)域。

        ②微生物燃料電池的基本結(jié)構(gòu)包括陽極室和陰極室,兩者中間以特殊的半透膜隔開。陽極室連接電池的陽極,里面灌滿酸堿緩沖液、營養(yǎng)液,生存著產(chǎn)電微生物。陰極室內(nèi)存在著電子受體溶液,接受穿過半透膜傳遞來的電子。陽極室中的電子或其他帶電粒子穿過兩個室之間半透膜,到達(dá)陰極室,形成電流。

        ③產(chǎn)電微生物是其中的核心。目前已知的產(chǎn)電微生物有20多種。其中,希萬氏菌和硫還原地桿菌已經(jīng)成為研究的模式菌,完成了全基因組測序。其與普通微生物最大的區(qū)別在于能將細(xì)胞呼吸過程中產(chǎn)生的電子釋放到細(xì)胞外,同時也能從電子傳遞中獲得能量而生長。

        ④目前,微生物燃料電池已經(jīng)取得了長足進(jìn)步,電壓最高達(dá)1.385V,離普通電池的1.5V已經(jīng)非常接近,如果將多個電池串聯(lián),曾經(jīng)得到過2.02V的電壓。

        ⑤微生物燃料電池也已經(jīng)有了小型化應(yīng)用,如亨特等人曾用它來驅(qū)動馬克河中氣象光學(xué)浮標(biāo),持續(xù)供電7個月,直到浮標(biāo)被冰塊撞壞……英國科學(xué)家甚至設(shè)想了未來能夠“吃剩飯”的機(jī)器人——利用各種剩菜剩飯以及落葉作為機(jī)器人的電池“燃料”。微生物的胃口不大,家里的垃圾或許就能養(yǎng)個機(jī)器人。同樣的道理,廢水發(fā)電也是科學(xué)家期待的領(lǐng)域。如果能將污水處理廠借助該技術(shù)變成發(fā)電站,那同樣是效益巨大的。以我國為例,2010年廢水排放總量為617.3億噸,其中蘊(yùn)含潛在的電能為5.15×1010千瓦時,而我國當(dāng)年用于廢水處理的總耗電量為4×1010千瓦時。如果將其潛在電能挖掘出來,不僅能彌補(bǔ)耗電,而且還能反哺電網(wǎng),變廢為寶。此外,微生物燃料電池在制氫以及將大氣中的二氧化碳轉(zhuǎn)化成甲烷等燃料氣體方面也大有前途。

        (選自《知識就是力量》2014年第5期,有刪改)

        【閱讀訓(xùn)練】

        1.微生物燃料電池有哪些突出的優(yōu)點(diǎn)?

        2.科學(xué)家對微生物燃料電池在未來有哪些應(yīng)用構(gòu)想?

        3.第②段是怎樣說明微生物燃料電池的?

        4.請從說明文語言的準(zhǔn)確性方面分析第③段畫線句子。

        (房雪麗 設(shè)計)

        (參考答案見91頁)

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