利用廢棄物中的微生物製氫的生物電解槽為大規模生產開辟了可能性

l  能源研究 
，通過使用自主技術開發生物電解槽來解決大規模過程中的功率損失問題。

l  與現有工藝相比，電子產量增加 1.8 倍，氫氣生產率提高 1.2 倍

l  發表在環境科學領域世界知名期刊《Science of the Total Environment》的 12 月刊上。

由韓國能源研究所（以下簡稱“能源研究”）的 Eun-Jin Joa boshilingdaodeyanjiutuanduigaijinleliyongfeiwuzhongdeweishengwushengchanqingqideshengwudianjiezhidianchidehexinbujian，congerjiejuelexianyougongyidegonglvsunshiwenti，bingkaipilekuodagongyiguimodekenengxing。

沼zhao氣qi是shi微wei生sheng物wu分fen解jie有you機ji廢fei物wu中zhong有you機ji物wu過guo程cheng中zhong產chan生sheng的de氣qi體ti。當dang它ta與yu高gao溫wen蒸zheng汽qi反fan應ying或huo熱re分fen解jie時shi，它ta可ke以yi產chan生sheng氫qing氣qi，這zhe是shi一yi種zhong環huan保bao能neng源yuan，因yin此ci作zuo為wei一yi種zhong有you前qian途tu的de碳tan中zhong和he技ji術shu而er受shou到dao關guan注zhu。然ran而er
，迄qi今jin為wei止zhi
，由you於yu生sheng產chan過guo程cheng中zhong排pai放fang二er氧yang化hua碳tan以yi及ji維wei持chi高gao溫wen環huan境jing所suo需xu的de大da量liang能neng源yuan消xiao耗hao，它ta尚shang未wei商shang業ye化hua。

為了取代這一點，美國和歐洲等海外領先國家一直在積極研究使用生物電解槽的製氫工藝*。其原理是，當廢物和電力被供應到生物電解槽時，微生物消耗有機物時產生的電子和氫離子結合產生氫氣。

* 生物電解槽 ： 通過將微生物的生物代謝與電化學反應相結合來產生能量（電、氫、甲烷等）或有用化學品的係統。它作為一種可以同時處理廢物和產生能源的環保技術而受到關注。

生sheng物wu電dian解jie質zhi工gong藝yi在zai環huan境jing和he成cheng本ben方fang麵mian都dou具ju有you優you勢shi，因yin為wei它ta排pai放fang的de二er氧yang化hua碳tan比bi現xian有you工gong藝yi少shao，並bing且qie可ke以yi在zai低di溫wen環huan境jing中zhong運yun行xing。然ran而er，隨sui著zhe工gong藝yi的de規gui模mo擴kuo大da，電dian化hua學xue反fan應ying物wu質zhi的de運yun動dong路lu徑jing增zeng加jia，電dian阻zu增zeng加jia
，這zhe在zai功gong率lv損sun失shi增zeng加jia方fang麵mian具ju有you局ju限xian性xing。

為wei了le解jie決jue現xian有you生sheng物wu電dian解jie槽cao的de功gong率lv損sun耗hao問wen題ti，研yan究jiu團tuan隊dui自zi主zhu改gai進jin了le電dian池chi的de基ji本ben單dan元yuan電dian池chi，並bing將jiang其qi應ying用yong於yu製zhi氫qing工gong藝yi。與yu使shi用yong現xian有you生sheng物wu電dian解jie槽cao的de製zhi氫qing工gong藝yi相xiang比bi，開kai發fa的de電dian池chi的de氫qing氣qi生sheng產chan率lv高gao 1.2 倍，電子生產率高 1.8 倍。

新(xin)開(kai)發(fa)的(de)生(sheng)物(wu)電(dian)解(jie)質(zhi)電(dian)池(chi)采(cai)用(yong)了(le)研(yan)究(jiu)團(tuan)隊(dui)開(kai)發(fa)的(de)新(xin)型(xing)零(ling)間(jian)隙(xi)技(ji)術(shu)。零(ling)間(jian)隙(xi)是(shi)一(yi)種(zhong)經(jing)常(chang)使(shi)用(yong)的(de)方(fang)法(fa)
，用(yong)於(yu)最(zui)小(xiao)化(hua)構(gou)成(cheng)電(dian)池(chi)的(de)電(dian)極(ji)和(he)隔(ge)膜(mo)之(zhi)間(jian)的(de)間(jian)隙(xi)
，從(cong)而(er)降(jiang)低(di)電(dian)阻(zu)並(bing)最(zui)大(da)限(xian)度(du)地(di)提(ti)高(gao)反(fan)應(ying)效(xiao)率(lv)。

然ran而er
，現xian有you的de零ling間jian隙xi結jie構gou隻zhi是shi簡jian單dan地di配pei置zhi為wei將jiang電dian極ji和he膜mo夾jia在zai一yi起qi
，因yin此ci當dang工gong藝yi按an比bi例li放fang大da時shi，會hui發fa生sheng壓ya力li不bu平ping衡heng，在zai電dian極ji和he膜mo之zhi間jian產chan生sheng一yi個ge小xiao間jian隙xi。這zhe會hui導dao致zhi效xiao率lv部bu分fen降jiang低di並bing導dao致zhi阻zu力li再zai次ci增zeng加jia。

lingyifangmian，yanjiutuanduikaifadelingjianxijiegouyouyigeyuanzhuxingdegaizi，gaiziguanbishichanshengdeyalikeyijunyundituidongdianjidebeimian，wanquanmifengdianjihegeban。youyuzhezaigongyifangdashitongyangshiyong
，yinciyouwangzaishengwudianjiezhidianchideshangyehuazhongfahuizhongyaozuoyong。

研究團隊將開發的生物電解質電池應用於製氫過程
，並成功地產生了比現有工藝多 1.8 倍的電子
，並將最終產生的氫氣量增加了 1.2 倍bei。在zai中zhong試shi實shi驗yan中zhong保bao持chi了le相xiang同tong的de性xing能neng，這zhe是shi大da規gui模mo開kai發fa的de初chu步bu階jie段duan，並bing通tong過guo這zhe種zhong方fang式shi獲huo得de了le韓han國guo測ce試shi實shi驗yan室shi的de官guan方fang認ren證zheng並bing證zheng明ming了le其qi有you效xiao性xing。

首席研究員 Eun-Jin Jo 博士說：“這項技術開發不僅解決了國內有機廢物處理的環境和經濟問題
，而且代表了高效生產清潔能源氫氣的重大進步”，並且“如果開發的高性能生物電解電池商業化
，將能夠為向碳中和和氫能社會過渡做出巨大貢獻。

更多信息：Hee-Jun Kim 等人，在連續流微生物電解槽中評估畜牧廢水和食物垃圾的混合物作為基質，總體環境科學（2024 年）。DOI： 10.1016/j.scitotenv.2024.176884

翻譯人：沈亞皓

來源：

https://fuelcellsworks.com/2024/12/24/clean-energy/bioelectrolyzer-that-produces-hydrogen-from-microorganisms-in-waste-opens-up-possibility-for-large-scale-production