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燃料电池用于净水发电

2019/10/15 17:21:442009

据http://www.geekosystem.com/网站报道，一种新型燃料电池设备可以同时净水和发电。人类生存需要水，同时人类活动也会产生各种类型的废水。如何能够高效去除污水中的废物，实现废水回用也是一个不断发展的问题。现在，宾夕法尼亚州立大学研发的新型技术可以很好的解决这一问题，该装置可以在净水的同时发电，并且装置生产的电力足以支持其自身的运行。

宾州大学研发的混合能源设备 宾州大学研发的这种混合能源装置使用了两种技术，将微生物燃料电池和逆向电渗析技术结合起来。这两种技术都能够以自身的方式进行发电，但是这两种装置在独立运行时却不能实现能源自给。微生物燃料电池的两个隔室被一个半渗析隔膜分开，每个隔室中装都有一个电极。废水装载于燃料电池的一个隔室之中，并且隔室电极之上覆有大量微生物。这些微生物可以分解废水中的有机物质，由此可以产生电子、质子以及简单的分子(二氧化碳等)。质子可以顺利通过半渗析隔膜，但是电子却被阻拦在隔室之中并累积到一定的浓度。电子穿过隔膜之后还会经过覆有微生物的电极，之后通过另一隔室中的电路与其中的质子和氧气结合，反应的副产物仅有水。与微生物燃料电池的工作原理类似，逆向电渗析技术同样是利用不同浓度的带电粒子进行发电。不同之处在于，装置内部使用两个隔膜，其中一个仅允许阳离子通过，而另一个则仅允许阴离子通过。电气和电子工程师学会会刊曾精确的描述过这项技术，装置使用阴离子隔膜和阳离子隔膜将装置隔成3个部分，如果在中间水流通道中注入海水而在另两个水道中注入清水，那么渗透压将会驱使离子通过各自的隔膜。与蓄电池类似，逆向电渗析装置一边的水道相当于负极，而另一边则相当于正极。宾州大学的混合能源装置使用碳酸氢氨水溶液取代盐水。使用这种无机盐溶液的好处在于，简单加热既可以使其从水中分离出来，因此可以在混合能源燃料电池中得以重复利用。宾州大学研究人员研发的这种混合能源装置将这两种技术联合起来，不但可以实现装置的独立运行，实现电力自给，而且还可以处理大量的废水。单纯的电渗析电池需要20个半渗析薄膜，而微生物燃料电池的发电量也很小。混合能源装置仅需要5个半渗析薄膜，但是发电量却增加了7倍。如果这项技术能够顺利实现实际应用，那么未来污水处理厂的运行将不再需要外部电源，尤其对那些缺乏稳定电源供给的地区，这项技术将为污水厂提供最佳的解决方案。除此之外，深入研发工作还可以提高这种装置电力生产量，在实现电力自给的同时还可以为其它设施提供电源。