维度网讯，密歇根理工大学的研究人员正在开发一种微生物燃料电池系统，利用海水中已有的有机物发电，帮助水下传感器在更长时间内保持水下作业。该项目是美国国防高级研究计划局“生物水下能源”（BLUE）计划的一部分，目标是创建可自行补充燃料的水下动力系统，用于长续航海洋传感器。目前水下监测系统大多依赖电池，回收和更换操作成本高昂。

密歇根理工大学领导的团队正在测试微生物燃料电池（MFC），利用细菌将溶解有机物和微观海洋生物质转化为电流。研究人员表示该技术可支持海军防御传感器、生态监测系统和水下声学网络。研究人员已在切萨皮克湾完成了一次为期30天的水下部署，原型系统在完全浸没状态下持续发电。密歇根理工大学生物科学特聘教授艾米·马卡雷利表示：“海洋环境中越来越多地部署各类传感器，用于观测生态条件、生物迁徙以及与海军防御相关的声学信息。”

微生物燃料电池的工作原理是利用细菌在新陈代谢过程中自然转移电子，在阳极和阴极之间移动产生电流。主要工程挑战是海水中含有的有机物远少于微生物燃料电池常用环境（如污水处理厂），且海洋环境含氧量高会干扰微生物产电。为提高性能，研究人员在管式燃料电池中使用了颗粒活性炭，浓缩有机物并为微生物提供表面形成生物膜，即使在富氧条件下也能持续发电。马卡雷利说：“基本思路是微生物在其代谢过程中移动电子。在微生物燃料电池中，这些过程将电子从阳极传递到阴极，产生我们可以利用的电流。”较新版本采用模块化可堆叠单元，配有独立水泵和控制板。最新原型在加尔维斯顿湾进行了测试，据报道四个单元中有三个成功发电。

系统设计为完全在水下运行，不依赖表面波浪能或人工维护，可使海洋传感器在偏远环境中更长时间保持活跃。团队还利用遥感和环境数据建立了预测模型，估算全球沿海区域中微生物燃料电池能够产生足够电力的位置。密歇根理工大学研究所首席研究科学家迈克尔·塞耶斯说：“我们这边真正在做的是结合遥感资产、现场数据、实验实验室数据，以及实际的MFC部署实验。”研究人员目前正在准备在切萨皮克湾进行更大规模部署，涉及10个微生物燃料电池，目标是研究长期性能并评估这些系统是否能够最终支持长达一年的水下作业。

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