用细菌发电

来源:用户上传      作者: 史峰

　　自从人类社会进入到电气化时代以来，电池这种“可移动电源”就成为我们生活中的必需品。传统的“化学电池”，将一些化学物质装在容器里，通过这些物质之间的反应产生电能，比如碱性电池、锂电池、锰干电池、磷酸铁锂电池等。但化学电池会严重污染环境：一节5号干电池造成的污染能让1平方米的土地绝收；一粒纽扣电池可污染60万升水，令人触目惊心。
　　能否生产一种对环境无污染的电池呢？有哦，五花八门的细菌电池已经掀起了一场电力革命。
　　大肠杆菌能发电？
　　1910年英国科学家意外将实验材料铂掉进了大肠杆菌的培养液里，结果发现铂的一个端头产生了电压。
　　这个发现让科学家们惊讶万分：难道大肠杆菌能发电？经过反复实验，科学家们最终验证了这个事实。根据这一发现，科学家制造出用细菌发电的“细菌电池”，由于“细菌电池”发出的电能很小，没有实用价值，所以没有广泛推广。
　　1984年，美国科学家筛选出一种发电效能高许多的细菌，并利用这种细菌设计出了可以在太空飞船上使用的“细菌电池”，想让这种细菌在分解宇航员尿液的过程中产生电能，一举两得。但由于这种“细菌电池”放电能力不足，“细菌电池”的应用研究依然没有取得完全成功。
　　1990年，“细菌电池”的应用研究取得了重大突破。英国的“细菌电池”专家在糖水中添加了一些芳香类化合物作为催化剂，并不断往电池水液里填充氧气，让发电细菌和它们需要分解的物质充分接触，提高氧化能力，从而大大提高了细菌产生电能的活力，“细菌电池”的电能输出量大增，完全达到了实用标准。
　　更让人兴奋的是，细菌电池是绝对的“绿色电池”，它的废弃物对环境不但没有丝毫的危害，反而有益——如果把发电细菌的分解物由糖换成锯末、秸秆、落叶等废有机物，细菌电池在输电的同时，还净化了环境。
　　有压力就能发电的细菌
　　不久前，美国一家“细菌电池”研究机构发现了一种靠挤压就能产生电能的细菌—— 这种细菌的身体内含有“压电性”蛋白质，外界一挤压就能发电。
　　科学家们把这种含有“压电性”蛋白质的细菌称为“M13噬菌体”，它在显微镜下像一段铅笔，繁殖力极强，有聚生特性，在一个小型烧杯中就可以培养出数万亿只。
　　科学家们把这些细菌“加工”成薄片结构，然后把薄片叠加成手机电池的模样，并为它装配一个能对M13噬菌体持久产生内缩压力的外壳，其产生的电力可以点亮手机屏幕。
　　这个实验结果让科学家们兴奋不已，因为通过技术改进，他们很快就能制造出形态小、电力足、广泛应用的“细菌电池”。到那时，对环境有毒害的“化学电池”将彻底被绿色“细菌电池”替代。
　　五花八门的“细菌电池”：
　　菌类和藻类合作发电：美国研究者将电池液里放进海藻和发电细菌，先让电池里的海藻利用光合作用将太阳光、二氧化碳和水转化为有机物，然后再让发电细菌分解这些有机物来发电。
　　太阳能细菌电池：科学家又在盐湖里找到一种嗜盐杆菌，它们身体里含有一种紫色素，紫色素能直接把太阳光转化为电能，于是科学家们利用嗜盐杆菌制造出“太阳能细菌电池”。如果把这种电池装配在电动轿车上，就可以把“开车加油”的传统改成“开车加盐”了，因为嗜盐杆菌喜欢吃盐发电。
　　两种细菌接力发电：日本研究者将两种细菌放入稀释的糖浆中，有一种细菌分解糖浆产生有机酸，另一种细菌接着将这些有机酸转化成氢气，收集起的氢气再输入磷酸燃料电池中发电。看，两种细菌是可以“接力”发电的。
　　土壤细菌电池：2011年美国科学家在土壤中分离出一种高效能的发电细菌，这种细菌可以把“吃到”的83%糖分转化为电能，有了这样高效的发电细菌，“细菌电池”可以做得很小很小，获得的电量却是很多很多。
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