其实江淼在实验过程中,并不是没有发现其他降解条件更加少的突变细菌,但正是条件少,江淼才不敢使用。
因为繁殖条件限制越少,就意味着可以在自然界中广泛扩散的能力越强。
而欧文氏菌可是植物腐生细菌,如果其降解木质素、纤维素、半纤维素的能力如此强大,又没有繁殖的限制条件,那不用几年就可以将全世界的草树木给灭了。
如果上述条件其中一个没有满足,将会导致欧文发电菌的降解效率直线下降。
而且该细菌对于土壤中广泛存在的芽孢杆菌没有抵抗力,特别是其中枯草芽孢杆菌代谢产物,可以直接导致欧文发电菌无法繁殖,从而大面积死亡。
正是这种苛刻的生存条件,才让江淼从亿万突变细菌之中,将它挑选出来。
欧文发电菌在条件达到最佳的情况下,预计只需要143个小时,就可以将含水率80%左右的牛羊粪中,97%的纤维素、半纤维素、木质素降解掉,其最高发电功率为每立方米473瓦特,因此可以发电67度。
但是这个最佳降解条件下,并非最佳发电条件。
欧文发电菌在23摄氏度、特定剂量的大豆染料木黄酮、26。4%的含氧空气中,其发电功率会下降为每立方米320瓦,但是其稳定发电的时间却达到了360个小时,发电量可以达到115度左右。
不过这个情况下,会导致木质素、纤维素、半纤维素降解不完全,会残留20~30%左右。
江淼眼前就是一个简易的牛粪溶液电池。
为了确保电池溶液之中的电子被高效传递,接下来的几天时间里,他尝试了各种阳极阴极材料,试图找出便宜又好用的材料。
一番尝试下来,他发现传递效率最好的材料,是金板负极和不锈钢阳极,电子传递效率可以达到98%左右。
但是不锈钢作为该微生物燃料电池的阳极,有一个致命的问题,那就是在使用过程中,不锈钢会一点点被腐蚀,随着运行时间的推移,不锈钢阳极的电子传递效率会越来越低,预计只能使用500~600个小时,就需要更换不锈钢板。
因此江淼选择了不会被消耗的石墨板作为阳极材料,该材料的电子迁移效率为92%。
至于金板,这东西并不会被消耗,虽然使用黄金作为电池阴极有点奢侈,但这又不是耗材,最多就是时间久了,金板接触电池液的那一层,会出现微量的金元素迁移,不过迁移量非常小,按照江淼从鉴定面板观察的数据,估计需要几百年,才会迁移出十分之一的金元素。
由于欧文发电菌的最佳发电反应条件比较苛刻,加上要使昂贵的金板阴极,因此肯定不能作为移动电源使用。
但是作为固定的发电设备,却没有太大的问题。
五个限制条件在固定环境中,都比较好解决。
温度可以通过中央空调之类的设备调控。
空气氧含量可以通过含氧量传感器,加上空气分离机制造纯氧,然后定量注入电池室内。
不能接触芽孢杆菌,那就对于原材料进行高温消毒。
特定的革兰氏阴性细菌可以大规模培育。
大豆染料木黄酮可以通过豆粕进行提炼,加上其使用量并不多,增加不了多少成本,不过这是一个耗材。
而革兰氏阴性细菌和大豆染料木黄酮也是整个系统,比较关键的原材料,因为这两个东西可以影响欧文发电菌的降解效率,从而影响发电功率,这让这种微生物燃料电池的发电输出功率,变得高度可控起来。
江淼估算了一下,目前漠南分公司的养殖场,每天会产生大约300吨鲜牛羊粪(含水量60~85%),可以直接消毒之后,种入欧文发电菌、特殊革兰氏阴性细菌,再添加定量的大豆染料木黄酮,从而制造出微生物燃料电池300立方米。