寫稿
投稿
全球人口、經(jīng)濟(jì)和城市化的快速發(fā)展導(dǎo)致了全球能源需求的增加，并造成了更多的空氣和水資源污染。在許多能源中，氫氣（H2）單位重量的能量含量高（142 kJ g-1或61,000 Btu lb-1）成為未來理想的綠色燃料，過去從不可再生資源（化石燃料）中制取氫氣對(duì)環(huán)境不友好。
因此，亟需探索H2產(chǎn)量更高的清潔技術(shù)，以適應(yīng)全球碳排放標(biāo)準(zhǔn)的合理期望。
微生物電解池（MECs）由電化學(xué)活性細(xì)菌從有機(jī)污染物中提取的電子（e-）被轉(zhuǎn)移到正極（陽(yáng)極），而質(zhì)子（H+）被釋放到水溶液中。e-遷移到正極并隨后與H+反應(yīng)產(chǎn)生H2的清潔方法在處理棕櫚油廠廢水（POME）中得到關(guān)注。
然而，這個(gè)過程必須是外部能量-直流電（DC）或交流電（AC）不斷生產(chǎn)氫氣。由于缺乏可靠的能源供應(yīng)來源，MECs隨著時(shí)間的推移，其性能不斷惡化，進(jìn)一步的大規(guī)模應(yīng)用受到限制。尋找合適傳統(tǒng)電源的替代方法來減少輸入能量，同時(shí)由于其可擴(kuò)展性，具有很大的前景，從而引起國(guó)內(nèi)外研究人員的興趣。
中國(guó)科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究分離材料與技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)和馬來西亞國(guó)立大學(xué)合作，在前期研究（Int. J. Hydrogen Energy. 2022, 47, 15464-15479）的基礎(chǔ)上，建立了新型與可再生能源發(fā)電系統(tǒng)，以改善微生物電解池（MEC）處理棕櫚油廠廢水（POME）的效果，解決了MEC技術(shù)能耗問題。
為了實(shí)現(xiàn)能源可再生，科研人員將微型水力發(fā)電機(jī)（PHP）與單室的MECs結(jié)合起來，提高了系統(tǒng)的電流密度（113 A/m3）和產(chǎn)氫速率（1.16 m3 H2/m3 d）。
同時(shí)，棕櫚油廠廢水（POME）中有機(jī)物去除率達(dá)到73%，比單室MECs有機(jī)物的去除表現(xiàn)出更好的性能。相對(duì)高效的H2回收率（r H2=78%）和庫(kù)侖效率（CE=57%）證實(shí)了從POME有機(jī)物中去除高比例的電子，以產(chǎn)生大于96%純度H2的可能性。MEC滋養(yǎng)了POME廢水降解微生物群體，刺激陽(yáng)極生物膜中電活性微生物的生長(zhǎng)，促使H2的快速生成。
目前為止，PHP-MEC整體的H2回收率，COD去除率和能源效率均優(yōu)于其他外部可再生能源驅(qū)動(dòng)的MECs。它在可持續(xù)解決含油廢水方面具有巨大的潛力，為設(shè)計(jì)有效的生物策略從復(fù)雜的工業(yè)廢水中回收能源提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)指導(dǎo)。
在《國(guó)際氫能雜志》（International Journal of Hydrogen Energy）上發(fā)表了相關(guān)科研成果。研究工作得到了中國(guó)科學(xué)院和馬來西亞國(guó)立大學(xué)的支持。
