九州大学研发出沼气发电燃料电池 发电效率创历史新高

日本九州大学在越南开发了一种燃料电池,该燃料电池利用从食品废弃物中提炼的沼气发电,并实现了超60%的发电效率。如该技术能够投入实际使用,新兴国家将有望通过有效利用水产业及农业废弃物实现稳定供电。九州大学研究人员表示,今后将继续提高发电效率,并计划在越南城镇等地销售配备该燃料电池的相关设备。

利用养虾场废弃物发电(越南南部)

九州大学的白鸟祐介副教授项目组与日本燃料电池部件制造商Magnex公司合作研发了固体氧化物燃料电池(SOFC),并自2018年起一直在越南南部的槟知省开展SOFC示范试验。燃料电池发电用的沼气是由养虾场的淤泥及甘蔗渣等发酵而成。

九州大学研发的沼气发电燃料电池

通常沼气通过燃烧发电,沼气的化学能转化为动能,发电效率仅为20~30%。而SOFC采用的发电方式是从主要含有甲烷和二氧化碳的沼气中提取氢气并直接用于电极反应,因此发电效率很高。

通过堆叠电池组件提高了发电输出功率,且通过改良后杂质不会沉积在电池中。特别是发电效率创历史新高,可达62.5%。

SOFC试验场景(图片来自:JICA官网)

越南南部的养虾场产生大量淤泥并已造成河流污染。另一方面,随着经济的发展,用电需求不断攀升,构建不依赖火力发电的电力供应系统迫在眉睫。

此次实验研究得到了日本科学技术振兴机构等多方支持,白鸟副教授项目组将与越南国家大学等机构继续合作,并希望早日投入实际应用。

参考日本报道原文:

https://www.nikkei.com/article/DGXMZO48553380U9A810C1LX0000/

日本微生物燃料电池技术 氢转化率将提高10倍

“微生物燃料电池(MFC)”是一项利用微生物发电制造氢的技术。东京医科大学研究小组日前正在进行一项研发,该技术可将氢转化率提高10倍。微生物燃料电池将首先运用在污水处理设备上,预计2030年将实现利用触手可及的身边环境即可轻松获取氢资源。通过微生物反应转化来的氢,用于汽车燃料的未来迟早会到来。

附着在电极上的发电微生物(东京药科大学渡边一哉教授提供)

微生物燃料电池利用一种“电流转化菌”,它在水中等没有氧的环境下分解有机物时可产生电子。将负极金属板放进污水或污泥时,里面的生物就会分解有机物产生电子和氢离子,从金属板上回收电子时就会向正极方向传送发电。氢离子与从正极方向流出的电子、氧气发生反应生成水。制造氢气的机制几乎是相同的。微生物燃料电池的一面电极首先会产生氢离子和电子。施加电能后,在另一面电极氢离子和电子结合形成氢气。

灵活利用身边的环境即可制造出氢,可大幅降低成本。例如,田间土壤里的微生物可以分解有机物。生活垃圾等废弃物也可转化出氢。这方面,最接近实用化的莫过于污水处理厂。虽然效率尚不及现有的燃料电池,但兼具了污水净化和发电两项特点。目前,日本污水处理厂的年耗电量占电力使用量的0.7%。东京药科大学的渡边一哉教授:“用微生物燃料电池供电的话,可将耗电量控制在现状的20%左右”。

在微生物燃料电池研究领域,以往美国长期引领世界。但从2010年起中国在这一领域的研究逐渐突出。渡边教授表示“相关论文30%以上出自中国。”据悉目前微生物燃料电池的发电量仅为氢燃料电池的百分之一。微生物燃料电池的电极越大,微生物越多,发电量越大。但因电极成本高,所以落地有难度。未来要实现微生物燃料电池的普及,该领域的共同课题是提高发电效率、削减成本。

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注:图片来自YAHOO JP

参考日本报道原文:http://kks.me/bpd5T