1911,英国植物学家potter,开创;剑桥大学cohen教授构建了微生物电池堆;1970,生物燃料电池概念确定;1980后,生物燃料电池输出功率有较大提高2002,bond发现特殊微生物地杆菌;2006,美国bruce教授、byung(韩国)和比利时willy教授在MFC上做了大量研究。
生物质燃料电池的研究面临的难题是,具有碳—碳链的生物质不易通过常规的催化剂,哪怕是昂贵的贵重金属催化剂分解。为了解决这个问题,科学家研制出微生物燃料电池,利用微生物和酶来分解生物质。但这种方法的缺点是:微生物和酶只能选择性地分解某些特定类型的生物质,对原料的纯度要求较高。
科学家一直在不断的研发能够通过生物过程发电的各种生物电池,但大多数生物电池都无法产生大量的能量。弗吉尼亚理工学院的研究人员PercivalZhang和ZhiguangZhu设计出了一种新型生物电池,它能够将糖直接转换成能量,这就意味着它的输出远超之前的生物电池,甚至也超过普通的锂离子电池。
人体通过新陈代谢过程将糖转变成为能量,在将糖分解成为二氧化碳和水。这种生物电池也能通过捕获糖分解过程中产生的电子来产生能量。由于生物电池使用的是生物材料,它们可再生而且无毒性,这就使它们有希望成为传统电池的替代品。
这种新生物电池依靠酶蛋白获得如此高的效率,它能近乎百分之百提取出糖分子所蕴含的能量,并且产生二氧化碳和水。而之前的生物电池提取的能量只有六分之一。
虽然这种循环能够完全将糖转化成为能量,但是与人体相比,它使用了较少的酶。犹他州大学的一位生物电池专家ShelleyMinteer说道:“使用最少的酶蛋白提取出所有的电子是非常重要的。我认为这是一种伟大的代谢路径。”
虽然新的生物电池系统意味着该领域的重大突破,但是它仍然需要克服诸多障碍。ZhiguangZhu解释说:“目前为止我们还面临着一些挑战。这种电池目前寿命仍然太短,而且它无法再充电。”
而就在不久前,美国佐治亚理工学院的研究人员开发出一种新型低温燃料电池,能够借助太阳能或热能激活一种催化剂,直接将多种生物质转化为电能。
实验显示,这种燃料电池的运行时间长达20小时,这表明POM催化剂能够再利用而无需进一步的处理。研究人员报告称,这种燃料电池的最大能量密度可达每平方厘米0.72毫瓦,比基于纤维素的微生物燃料电池高出近100倍,接近目前效能最高的微生物燃料电池。邓玉林认为,在对处理过程进行优化后应该还有5倍到10倍的提升空间,未来这种生物质燃料电池的性能甚至有望媲美甲醇燃料电池。
更早时候,英国布里斯托尔市的一家机器人研究所在梅琳达和比尔·盖茨基金会的资助下,成功实现了用人类尿液培养的微生物燃料电池来为手机充电。该项目领导、西英格兰大学的伊奥尼斯·艾罗普洛斯博士说,目前,这种生物燃料电池可以实现发送短信、网页浏览以及短时间通话等功用。
