水下機器人沒電了怎么辦，也許可以吃魚糞來發電

依靠食糞菌為電池供能，今后人們在海中也能為機器人“加油”了！

美國海軍對魚糞供能非常感興趣，

目前，海軍在各項任務（探索海床、定位水下礦藏等）中使用的機器人的自主性并不出眾，火星車機器人利用钚核微型反應器來維持多年的自主運行，而美國海軍的機器人卻只能依靠電池供能，更別提電池的壽命最長也只有幾天而已。

若是把機器人用電纜連接到船上，則會縮小其探測范圍，那能否直接在海洋中給機器人充電呢？

美國海軍的研究部門將目光投向了已在污水處理廠得到驗證的細菌電池，或說生物電池，細菌分解有機物（例如魚糞）時會產生多余的電子，但這些粒子一旦達到較高濃度就可能產生毒性，因此細菌必須盡快將它們清除，當細菌周圍存在氧氣時，后者會結合電子與氫離子，形成無害的水。

那么如何從這種自然現象中制造電流呢？只需將“產生電子”的過程與“生成水”的過程分開，并確保細菌分解有機物的過程中沒有氧氣參與，將產生的電子通過金屬絲輸送到另一個含有氧氣的隔間，便形成了電流！

海底廢棄物

2007年，澳大利亞昆士蘭大學部的研究人員率先在廢水處理廠對該系統進行了測驗。他們不僅利用細菌分解了大量的有機排泄物，還成功“回收”了其間產生的電流……簡直是一舉兩得！從排泄物的角度來看，海床與污水處理廠并無不同：廢棄物從上層水域緩慢而連續地沉積到海底，形成有機物的堆積并被細菌分解，

基于此，美國海軍的微生物學家默里亞·阿里亞斯-托德（Meriah Arias-Thode）帶領團隊提出了第一代靠魚糞供能的食糞菌機器人，并進行了測驗，將簡單的測量儀器放在海床上，每五分鐘讀取一次溫度、氧氣含量和水的酸度，直到能量儲備耗盡。然后，將儀器帶回地面重新充能，

在測驗中，部分設備使用了傳統電池，而其他設備使用了“魚糞電池”，后者通過水流進行充電，水流不斷帶來新鮮的糞便和分解糞便的細菌，

結果表明，傳統電池能維持機器人兩個月的自主運行，而“魚糞電池”提供了一年以上的能量！“這些電池的生產成本可能會更高，但更長的使用壽命能彌補這些額外的成本。”默里亞·阿里亞斯-托德總結道。

細菌電池由兩個被膜隔開的電極組成，陽極被聚集在排泄物周遭的細菌包圍，浸沒在富含有機底物的厭氧菌隔間，細菌呼吸時會消耗有機物，產生二氧化碳并釋放氫離子和電子，電子被陽極獲取，沿著導線傳輸到陰極，在陰極處，電子與氫離子和氧氣分子反應生成水分子，電子在陽極和陰極之間的轉移形成了電流，

海底加油站

那什么時候能用糞便為機器人供能，從而探索海洋呢？情況還不好說，目前，生物電池可以提供250至500毫瓦的功率，是LED燈泡功率的十分之一，遠遠達不到探索型無人機所需的數百瓦功率……

“即使能起作用，機器人也需要放置在水底整整幾個星期才能完全充滿電，這不實際，”法國蒙彼利埃機器人技術、微電子學和資訊技術聯合實驗室（LIRMM）的文森特·克勒澤（Vincent Creuze）補充道，

另一種途徑似乎更有可能實現：設計一種大型水下加油站，在海底建造加油站，將細菌產生的電能儲存其中，從而為經過的機器人充電，由此，“加油”似乎具有了全新的意義。

撰文 Simon Devos

編譯 周玉府