海洋生物發(fā)電的概念（舉例說(shuō)明）

【專家解說(shuō)】：舉例:利用浮游生物發(fā)電 (《海洋世界》2004年第10期) 在過(guò)去的兩年間，科學(xué)家們已經(jīng)成功地利用海底腐爛有機(jī)物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)開(kāi)發(fā)出燃料電池，這種電池可以提供數(shù)月的低壓電。 本周，美國(guó)俄勒岡州立大學(xué)的研究者們宣稱他們已經(jīng)取得了新的進(jìn)展，即利用取自上層水中浮游生物的具有同樣發(fā)電能力的分解活動(dòng)來(lái)發(fā)電。 “這一試驗(yàn)我們僅僅進(jìn)行了大約四周，但是結(jié)果很清楚：我們可以利用浮游生物作為燃料來(lái)源，并且水體中含有易于將電子轉(zhuǎn)移到燃料電池電極的微生物。過(guò)去我們發(fā)現(xiàn)的海底燃料電池是靜態(tài)的，為那些不能移動(dòng)的設(shè)備提供電源，例如美國(guó)海軍和 OSU 研究人員使用的用于檢測(cè)地震的水中聽(tīng)音器。” OSU 大學(xué)的海洋和大氣科學(xué)學(xué)院的教授克萊爾·E·瑞默如是說(shuō)。 “但是通過(guò)利用浮游生物發(fā)電，我們可能為那些自動(dòng)或者移動(dòng)設(shè)備提供電力，這些設(shè)備可以像姥鯊一樣在水中游走時(shí)鏟起浮游生物，從而把浮游生物轉(zhuǎn)化為電能。這樣的設(shè)備攜帶了傳感器，用于測(cè)繪海洋的化學(xué)和物理特性的變化。”她又說(shuō)。 瑞默是海洋資源研究協(xié)會(huì)的會(huì)長(zhǎng)，這一組織旨在促進(jìn) OSU 和國(guó)家海洋與大氣管理局（NOAA）的合作研究。2OO1年，她以第一作者的身份在《環(huán)境科學(xué)和技術(shù)》雜志上發(fā)表了一篇文章．簡(jiǎn)述了一些前沿工作，這些工作促進(jìn)了來(lái)源于海底微生物產(chǎn)生的能源利用。之后她還發(fā)表了進(jìn)一步的研究文章。 在迄今為止的三個(gè)海底試驗(yàn)中，來(lái)自 OSU、海洋研究實(shí)驗(yàn)室、馬薩諸塞州—阿姆斯特大學(xué)以及獲特里杰克灣水族館研究所的研究人員們已經(jīng)在紐波特市的阿奎那灣、塔克頓的鹽沼澤地以及加利福尼亞蒙特里市旁的一個(gè)深海峽谷測(cè)試過(guò)了原型燃料電池。這些設(shè)備由一個(gè)淺淺的嵌入海中沉積物的石墨陽(yáng)極以及貼在海面上的石墨陰極組成。 他們發(fā)現(xiàn)電能同時(shí)產(chǎn)生于溶解硫化物的直接氧化，即微生物分解的副產(chǎn)品，以及附著在電極上的微生物的呼吸作用。 “自從我們認(rèn)識(shí)到可以從生長(zhǎng)在電極表面的微生物中獲得能源，我們就開(kāi)始問(wèn)自己：是否特定的微生物能夠更好地傳導(dǎo)電流？” 瑞默說(shuō)：“下一步的工作是，看什么樣的嗜電微生物可以從浮游生物中富集起來(lái)，以及我們是否能在其分解之前獲 得能量？” “到達(dá)海底的浮游生物碎屑通常只是經(jīng)過(guò)太陽(yáng)光以及光合作用而產(chǎn)生大量能源的物質(zhì)的殘?jiān)！苯衲耆?，瑞默和她的同事獲得了美國(guó)國(guó)防部下屬的國(guó)防高級(jí)研究項(xiàng)目管理局（DARPA）的資助，開(kāi)始試驗(yàn)利用浮游生物獲取電能。 在紐波特市海菲爾德海洋科學(xué)中心的實(shí)驗(yàn)室里，瑞默已經(jīng)利用過(guò)去的四個(gè)星期測(cè)試了近海中提取出的浮游生物的供能容量。利用與海底燃料電池同樣的原理，目前研究者已經(jīng)能夠把 10％的浮游生物分解產(chǎn)生的電能導(dǎo)人可用的電源中。 瑞默很快地指出這樣產(chǎn)生的電能并不是大規(guī)模的，但是如果有一種可以自由在海水中游走并鏟起浮游生物的海洋裝置，就可能延長(zhǎng)它的使用時(shí)間至數(shù)月，甚至數(shù)年，最終取代蓄電池。雖然這聽(tīng)起來(lái)價(jià)值不高，但就產(chǎn)能而言，海洋的確具備強(qiáng)大的生產(chǎn)燃料的能力。 瑞默還說(shuō)：“有機(jī)質(zhì)是海洋的基礎(chǔ)燃料，大量的浮游生物碎屑不斷地降落到海底，大部分很快就自然地腐爛產(chǎn)生二氧化碳，小部分最終變成了石油、天然氣、沼氣或其他的燃料原。燃料就存在于淤泥或浮游生物體內(nèi)。我們的目標(biāo)是開(kāi)發(fā)能夠從海洋中提取能量的海洋，誰(shuí)也不知道除了它之外還會(huì)有什么樣副產(chǎn)品將被開(kāi)發(fā)出來(lái)？” 瑞默強(qiáng)調(diào)這一技術(shù)同樣可以用于其他的有機(jī)基質(zhì)中，比如下水道的淤泥。 她說(shuō)：“你只是通過(guò)加速分解來(lái)提取能量?！? 但是，這一方法還不完善，研究者不得不應(yīng)付海水對(duì)電傳導(dǎo)物腐蝕的本質(zhì)，并且以浮游生物燃料電池為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)一種有效收集和儲(chǔ)存電能的方法。 在今后的幾個(gè)月中，瑞默和她的研究小組將會(huì)繼續(xù)研究她們的浮游生物燃料電池，并努力推進(jìn)其功效。 2OO4年9月，瑞默帶領(lǐng)她的同事從俄勒岡海岸出發(fā)，沿俄勒岡州大陸架放置八個(gè)海底燃料電池的原型。這些設(shè)備包將會(huì)埋入離海岸2O千米的海底淤泥中，一年后再被取回來(lái)。