海洋生物发电的概念（举例说明）

【专家解说】：举例:利用浮游生物发电 (《海洋世界》2004年第10期) 在过去的两年间，科学家们已经成功地利用海底腐烂有机物质的化学反应开发出燃料电池，这种电池可以提供数月的低压电。 本周，美国俄勒冈州立大学的研究者们宣称他们已经取得了新的进展，即利用取自上层水中浮游生物的具有同样发电能力的分解活动来发电。 “这一试验我们仅仅进行了大约四周，但是结果很清楚：我们可以利用浮游生物作为燃料来源，并且水体中含有易于将电子转移到燃料电池电极的微生物。过去我们发现的海底燃料电池是静态的，为那些不能移动的设备提供电源，例如美国海军和 OSU 研究人员使用的用于检测地震的水中听音器。” OSU 大学的海洋和大气科学学院的教授克莱尔·E·瑞默如是说。 “但是通过利用浮游生物发电，我们可能为那些自动或者移动设备提供电力，这些设备可以像姥鲨一样在水中游走时铲起浮游生物，从而把浮游生物转化为电能。这样的设备携带了传感器，用于测绘海洋的化学和物理特性的变化。”她又说。 瑞默是海洋资源研究协会的会长，这一组织旨在促进 OSU 和国家海洋与大气管理局（NOAA）的合作研究。2OO1年，她以第一作者的身份在《环境科学和技术》杂志上发表了一篇文章．简述了一些前沿工作，这些工作促进了来源于海底微生物产生的能源利用。之后她还发表了进一步的研究文章。 在迄今为止的三个海底试验中，来自 OSU、海洋研究实验室、马萨诸塞州—阿姆斯特大学以及获特里杰克湾水族馆研究所的研究人员们已经在纽波特市的阿奎那湾、塔克顿的盐沼泽地以及加利福尼亚蒙特里市旁的一个深海峡谷测试过了原型燃料电池。这些设备由一个浅浅的嵌入海中沉积物的石墨阳极以及贴在海面上的石墨阴极组成。 他们发现电能同时产生于溶解硫化物的直接氧化，即微生物分解的副产品，以及附着在电极上的微生物的呼吸作用。 “自从我们认识到可以从生长在电极表面的微生物中获得能源，我们就开始问自己：是否特定的微生物能够更好地传导电流？” 瑞默说：“下一步的工作是，看什么样的嗜电微生物可以从浮游生物中富集起来，以及我们是否能在其分解之前获 得能量？” “到达海底的浮游生物碎屑通常只是经过太阳光以及光合作用而产生大量能源的物质的残渣。”今年三月，瑞默和她的同事获得了美国国防部下属的国防高级研究项目管理局（DARPA）的资助，开始试验利用浮游生物获取电能。 在纽波特市海菲尔德海洋科学中心的实验室里，瑞默已经利用过去的四个星期测试了近海中提取出的浮游生物的供能容量。利用与海底燃料电池同样的原理，目前研究者已经能够把 10％的浮游生物分解产生的电能导人可用的电源中。 瑞默很快地指出这样产生的电能并不是大规模的，但是如果有一种可以自由在海水中游走并铲起浮游生物的海洋装置，就可能延长它的使用时间至数月，甚至数年，最终取代蓄电池。虽然这听起来价值不高，但就产能而言，海洋的确具备强大的生产燃料的能力。 瑞默还说：“有机质是海洋的基础燃料，大量的浮游生物碎屑不断地降落到海底，大部分很快就自然地腐烂产生二氧化碳，小部分最终变成了石油、天然气、沼气或其他的燃料原。燃料就存在于淤泥或浮游生物体内。我们的目标是开发能够从海洋中提取能量的海洋，谁也不知道除了它之外还会有什么样副产品将被开发出来？” 瑞默强调这一技术同样可以用于其他的有机基质中，比如下水道的淤泥。 她说：“你只是通过加速分解来提取能量。” 但是，这一方法还不完善，研究者不得不应付海水对电传导物腐蚀的本质，并且以浮游生物燃料电池为基础开发一种有效收集和储存电能的方法。 在今后的几个月中，瑞默和她的研究小组将会继续研究她们的浮游生物燃料电池，并努力推进其功效。 2OO4年9月，瑞默带领她的同事从俄勒冈海岸出发，沿俄勒冈州大陆架放置八个海底燃料电池的原型。这些设备包将会埋入离海岸2O千米的海底淤泥中，一年后再被取回来。