海底生物燃料电池作为电源驱动小型电子器件的应用研究＊

付玉彬，李建海，赵仲凯，徐 谦

（中国海洋大学材料科学与工程研究院，山东青岛266100）

随着人类海洋开发范围的不断扩大和深海探测的发展，水下小型传感器、水下小型机器人等仪器是人们进行海洋研究的重要手段，它们需要连续的电源驱动仪器工作，一旦电源消耗完毕，它们将失去相应的使用功能。因此，电源持续可靠的补给是仪器工作的前提和瓶颈。分布在深远海位置用于监测环境物理、化学因子变化的许多小型电子仪器的特点是使用功率低（如待机功率只有毫瓦级），持续时间长（可达数年或更长），使用自带电源无法连续长期工作。目前，人们常用的几种供给电源方式均难以满足远距离长期探测的需要。故人类迫切需要研究新型能源材料技术以满足海洋开发和探测的需求。

海底生物燃料电池是1种使用新型能源材料技术的电池，其工作原理是利用沉积物（如海泥）作为燃料，海泥细菌代谢沉积物产生电子，在海泥中放置石墨阳极（也可称为负极），海水中放置阴极（也可称为正极），海泥细菌附着到阳极表面形成生物膜；这些电子通过生物膜转移到阳极上，接通阴极，形成电流，可驱动仪器工作［1－2］。阴极反应是利用阳极产生的电子，氧与氢离子反应生成水。该电池具有成本低、来源广、持续、长效、绿色等特点，考虑到一些低功率小型监测仪器的需求，可望作为供电电源满足监测仪器的长期需要。

目前，大多数微生物燃料电池研究集中在环境污水处理方面［3－6］，开展海底生物燃料电池与利用该电源驱动监测仪器的相关应用研究较少。……