产能和治污相结合微生物电解池：污水变氢气

    不远的将来，也许你我家中都会有台冰箱大小的机器，只要将生活污水灌进去，一番处理后，三口之家一天的燃气就出来了，注意，我们说的燃气不是沼气，而是热效能更高的氢气，污水则变成了干净的水安全排放到下水道。

　　近日，由哈尔滨工业大学市政环境工程学院的生物制氢科研团队，利用微生物电解池技术，通过一种存在于生活污水中的耐寒产电细菌，实现了在４℃低温下生物制氢，从而攻克了低温制氢难题。这使实现家庭能源的自给又多了一条选择路径。

　　原理

　　微生物的“吃喝拉撒”

　　微生物电解池技术还很“年轻”。哈尔滨工业大学市政环境工程学院邢德峰副教授告诉本报记者：“在世界范围内，这项技术问世只有5年多。”

　　对于一个可再生资源化技术来说，这么短的时间一般还处在技术成熟的初级阶段。但从2009年开始，邢德峰及其团队仅仅用了2年时间，就取得了突破性进展，这一低温生物制氢技术成果已经发表在英国皇家化学学会主办的国际期刊《能源与环境科学》上。

　　微生物电解池由池体、阳极、阴极、外电路及电源组成。在阳极上有一层由产电微生物形成的生物膜，这些微生物靠吃污水中的有机物为生。在这些微生物的代谢过程中，电子从细胞内转移到了细胞外的阳极，然后通过外电路在电源提供的电势差作用下到达阴极。在阴极，电子和质子结合就产生了氢气。

　　微生物的“吃喝拉撒”，为人所用，就产生了能源。有趣的是，在自然界中这个微生物电化学辅助产氢过程不是自发的。“因为在自然条件下，不存在这样一个完善的电子转移通路。”邢德峰说。

　　优点

　　产能和治污相结合

　　据邢德峰介绍，微生物电解池技术有着明显的优点。首先，该技术的能量转化效率高，只需给电路提供一个很小的电压（0.2-0.6V）就能够克服热力学壁垒产生氢气，而传统水电解产氢需要1.8—2.0V的电压。如果不计底物的能量，微生物电解池的这个特点使得其产生的氢气的能量远大于输入其的电能。

　　再者，微生物电解池技术在一定程度上可以缓解水的有机物污染。因为对于该技术选用的微生物来说，底物范围非常广，几乎可以利用绝大多数的有机物，不像传统发酵法生物制氢底物那样单一。“当底物为有机废水时，我们常常可以不考虑其的成本，这样，利用微生物电解池从废水中产氢从经济上来讲就变为一个划算的技术，可获得氢气带来的净收益。”邢德峰说，“同时处理了废水，具有产能和治污相结合的特点。”

　　而且，产电菌可以将绝大多数的有机物完全降解，不会产生新的废物。例如：发酵法只能利用碳水化合物制氢，同时产生代谢产物有机酸，而微生物电解池不仅能利用碳水化合物还能够利用有机酸产氢。