成员之一的艾琳·美利奴介绍说,“原型的技术基于微生物燃料电池(MFC),它和普通电池一样有正极和负极。”
发电装置包括收集尿液的容器,目前只能从男小便池收集。而在系统内部的阳极电极,聚集有特选的细菌,它们也作为催化剂,分解尿液中的有机物质。
这个分解过程既释放质子,又释放电子,其中的质子从阳极穿过半透膜到阴极。而电子则走外部电路,在阴极发生氧还原反应,完成发电循环。上述过程发出的电力,足够点亮灯泡或LED管。
艾琳强调,“我们的项目是针对发展中国家,以纳入其卫生设施,改善运行。除发电之外,这个系统还减少化学需氧量(COD);就是说,也在完成尿无害处理的部分工作。”
团队目前已进行过2个试验,一在西英格兰大学的校园,使用者数量有限;而在格拉斯顿伯里音乐节的装置每天约有一千名使用者。这个小便池门外标注着:“此处的尿液会得到很好的利用。”
在两个实验中,产生的电力都用于照明安装小便器的隔间。前一原型包含288个微生物燃料电池单元,平均产生75毫瓦;音乐节的原型包括432个单元,平均产生300毫瓦。化学需氧量COD的去除率,校园版在95%以上,音乐节版在30%左右。
至于“尿液电池”的造价,领衔研究的布里斯托尔生物能源中心主任扬尼斯·耶罗普洛斯教授透露,一个微生物燃料电池的成本约为1.5美元,拿音乐节原型的电池组而言,为650美元(约合人民币4300元),并不算贵。
团队正与乐施会等组织合作,计划在印度或非洲的一些地区测试这些尿发电装置。具体而言,是那些缺乏照明条件的难民营、社区、学校和公共厕所。“最终目的是使公共厕所自己有电照明,也可能照亮外界。在贫困地区,这有助于妇女和儿童的安全,她们可能不得不使用居所外的公共厕所。”耶罗普洛斯教授说。
研究团队得到盖茨基金会的资助,研究结果发表在《环境科学:水研究和技术》。 小云