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废水发电新突破 精选

已有 6270 次阅读 2012-8-14 10:46 |个人分类:新科技|系统分类:博客资讯|关键词:废水发电,新突破,俄勒冈州立大学| 新突破, 废水发电, 俄勒冈州立大学

       

 

        ScienceDaily(科学日报)2012813报道了美国俄勒冈州立大学(Oregon State University)的工程师,在可以直接由废水发电的微生物燃料电池研究方面取得了突破性进展,也为废水处理开辟了一条新途径,使现有的污水处理厂在未来不仅可以用污水发电供自己本身使用,也可以将多余的电力输入其他用电客户。俄勒冈州立大学开发的废水发电新技术与目前已有的大多数其他使用微生物燃料电池发电方法相比较,单位体积发电能力可以高出1050多倍,而且有些可能会高出100倍以上。

据研究人员讲,这项技术完全有可能最终改变世界各地废水处理方法,取代被广泛使用了近一个世纪的“活性污泥”工艺。废水发电新方法将产生大量的电能,同时有效地净化废水。此项研究成果已于2012613在《能源和环境科学》(Energy and Environmental Science)专业刊物网站发表,随后刊登在其印刷版2012年第8期——Yanzhen Fan, Sun-Kee Han, Hong Liu. Improved performance of CEA microbial fuel cells with increased reactor size. Energy & Environmental Science, 2012; 5 (8): 8273-8280. DOI: 10.1039/C2EE21964F。此研究是美国国家科学基金会的资助项目。俄勒冈州立大学生物和生态工程系副教授刘红(Hong Liu音译)认为,该技术一定会在一个商业规模的废水处理过程中能够行得通,到时废水处理厂不再是一个耗能企业,而摇身一变成为一个巨大的能源生产企业。该技术可能会对世界各地的废水处理工艺带来一场革命性的变化,不仅节省了大量的资金,提供更好的水处理,而且可以促进能源的可持续发展。专家估计, 在美国和其他发达国家约有3%的电能消耗是用来处理废水,同时大多数的电力是由导致全球变暖的化石燃料转化而来。但是利用生物降解废水发电的特性,如果他们的全部潜力得到充分利用,理论上可以提供现在被用来处理废水能量的许多倍,而且没有额外的温室气体排放,真可谓是环境友好型能源中的一种。

俄勒冈州立大学的研究人员几年前就报道过此项技术,但在那个时候,该系统在使用中产生的电能少得多。随着一些新概念如减少阳极阴极间距、演化微生物和新分离器材料等的引入,此技术液体反应器现在可以产生电能的功率密度超过2 kW/m3。这个数量的功率密度远超过任何其他微生物燃料电池。该系统与可供选择的另一种方法相比较,由废水发电的效果更佳,其实就是基于厌氧消化产生甲烷。新技术处理废水更有效、而且没有任何有害环境的弊端,例如生产多余的硫化氢或可能释放强有力的温室气体甲烷等。俄勒冈州立大学科研人员研发的废水发电系统现在已经在实验室具有相当规模的得到了证实,下一步将进行放大中试研究,目前正在筹措实验资金。据项目研究负责人刘红讲,最初可能是选择一个食品加工厂作为废水发电技术放大中试的最佳候选者,因为这个系统必须能够产生一种特定类型的废水作为发电原料,而且要求稳定供应。

俄勒冈州立大学的科学家认为在商业规模上,进一步研究应该还会发现在使用必要的微生物、降低材料成本和改进功能等方面还会有更多的优化有待进一步完善。一旦进一步减少了最初的高成本,研究人员估计, 这种新技术的主要建设成本应该与现行广泛使用的活性污泥废水处理系统可以比拟,当将未来的过剩电能销售因素加以考虑时,甚至投资更少。这种技术的清洗污水所采用的方法,完全不同于过去使用的需氧细菌法。在这个过程中细菌氧化有机质产生电子, 在燃料电池内从阳极运行到阴极从而产生电流。几乎任何类型的有机废物材料都可用于发电——不仅局限于废水,而且包括草秸、动物排泄物以及葡萄酒厂、啤酒厂或者乳制品行业的副产品等均可以用来发电。这种方法在发展中国家也可能具有特殊价值, 因为发展中国家获得电力受到限制,远距离的污水处理站点建设是困难重重或者是根本不可能的。虽然微生物发电的能力已知几十年,但直到最近技术的进步使其生产的电力才具有足够相当高的商业使用价值。更多信息请浏览:

http://doc.sciencenet.cn/DocInfo.aspx?id=13064

http://www.rsc.org/suppdata/ee/c2/c2ee21964f/c2ee21964f.pdf

相关研究:http://doc.sciencenet.cn/DocInfo.aspx?id=13084 or

http://www.bioe.orst.edu/faculty/liu/documents/FanEnvironmentalScienceandTechnology2007.pdf

刘红简介:1996年毕业哈尔滨工业大学环境工程专业获得学士学位;

1998年在哈尔滨工业大学环境工程专业获得硕士学位;

2003年在香港大学获得环境工程博士学位。

1999-2002年在香港大学土木与环境工程系任助教;

2002-2003年在香港大学土木与环境工程系任助理研究员;

2003-2005年在美国宾夕法尼亚州立大学土木与环境工程系任博士后研究员;

2005-2011年任美国俄勒冈州立大学生物与生态工程系助理教授;

2011年至今在美国俄勒冈州立大学生物与生态工程系任副教授。

1998年以来发表的40多篇论文中,总被引超过3800次,h-index 24,见 ISI link或者附件,    

2002年以来发表的论文中有15篇被引频次超过100次,最多的达到600余次见 Google scholar或者附件,

其他获奖或荣誉,邀请报告等详见附件。

cv-hong_liu-2012-08-10[1].pdf



http://blog.sciencenet.cn/blog-212210-602046.html

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