微生物燃料電池助力太空探索

    鋰電世界  據美國《連線》雜志報道，對于美國宇航局的火星車來說，似乎是體積越大越好。2011年11月，耗資25億美元的“好奇”號火星車發射升空，目前正朝著這顆紅色星球進發。這輛火星車的體積是其前輩“機遇”號和“勇氣”號的5倍。

    “好奇”號的高度達到2.2米，超過絕大多數籃球運動員，體積相當于一輛小型SUV，長度達到3米，機械臂可向外伸出2.2米，是火星車中一個貨真價實的“大家伙”。為了給這輛耗電量很大的火星車供電，科學家為“好奇”號安裝了一個放射性同位素發電系統，利用钚的放射性衰變產生的熱量發電。這個發電系統至少可滿足“好奇”號687個地球日的用電需求，相當于一個火星年。
 
    在美國的海軍研究實驗室，太空機器人專家正在研究微型行星探索機器人。“好奇”號的重量達到900公斤左右，與一頭長頸鹿的體重相當，海軍研究實驗室的微型機器人重量還不及一袋糖，只有區區1公斤。海軍研究實驗室航天器工程部的格雷戈里-斯科特獲得美國宇航局頒發的革新性先進概念(NIAC)科研補助金，進行細菌驅動的行星探索微型機器人的初步研究。
 
    微型機器人探險家采用微生物燃料電池，這是一種有效而可靠的能源，無需人類干預。微生物燃料電池利用細菌的代謝過程，通過一個陽極-陰極-電阻器電路傳輸捕獲的電子，進而產生電量。這種發電系統的優勢在于，細菌能夠塞進與傳統鋰離子電池相比具有較高能量密度的電池。此外，微生物也能充當一個天然電池充電器。
 
    斯科特表示部分微生物能將用于維持車載電子設備和控制系統的運轉，其他能量則用于為電池或者電容器充電。一旦存儲足夠電量，自治機器人便可以使用耗電量更大的科學儀器或者向前行進。他的研究目光將聚焦純培養厭氧細菌，例如硫還原地桿菌，同時想辦法提高微生物燃料電池產生的電量，消除對與電池基礎設施有關的笨重裝置的需求，例如體積大，耗電量高的泵系統。
 
    斯科特在一份新聞稿中說：“隨著我們利用微生物燃料電池作為能量產生方式，這項研究將為研制用于太空探索和機器人的低耗電量并且可長期使用的電子裝置打下基礎。”微生物燃料電池、低耗電量電子裝置以及機動方面的低能量需求將讓所有機器人系統受益，尤其是行星探索機器人。