世界人口、經(jīng)濟(jì)和城市化的迅速發(fā)展，不僅導(dǎo)致全球能源需求的增加，而且還造成了更多的空氣和水資源污染。在眾多能源中，氫氣(h2)因其單位重量的能量含量高(142 kj g-1或61,000 btu lb-1)而成為未來(lái)理想的綠色燃料，過去從不可再生資源(化石燃料)中生產(chǎn)氫氣對(duì)環(huán)境是不友好的。因此，必須探索h2產(chǎn)量更高的清潔技術(shù)，以滿足全球碳排放達(dá)標(biāo)的合理期望。微生物電解池(mecs)由電化學(xué)活性細(xì)菌從有機(jī)污染物中提取的電子(e-)被轉(zhuǎn)移到正極(陽(yáng)極)，而質(zhì)子(h+)被釋放到水溶液中。e-遷移到正極并隨后與h+反應(yīng)產(chǎn)生h2的清潔方法在處理棕櫚油廠廢水(pome)中得到關(guān)注。但這個(gè)過程需要外部能量-直流電(dc)或交流電(ac))來(lái)持續(xù)生產(chǎn)氫氣，由于缺乏可靠的能源供應(yīng)來(lái)源，mecs的性能隨著時(shí)間的推移不斷惡化，限制了它的進(jìn)一步大規(guī)模應(yīng)用。尋找一種合適的傳統(tǒng)電源的替代方法來(lái)減少輸入能量，由于其可擴(kuò)展性而很有前途，從而引起了國(guó)內(nèi)外研究人員的極大興趣。

基于此中國(guó)科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究分離材料與技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)與馬來(lái)西亞國(guó)立大學(xué)(ukm)研究團(tuán)隊(duì)合作，在前期的研究 (int. j. hydrogen energy. 2022, 47, 15464-15479) 基礎(chǔ)上建立了一個(gè)新型和可再生能源發(fā)電系統(tǒng)，以提高微生物電解池(mec)處理棕櫚油廠廢水(pome)的效果，解決了mec技術(shù)能源消耗問題。為了實(shí)現(xiàn)能源的可再生，科研人員將微型水力發(fā)電機(jī)(php)與單室的mecs結(jié)合起來(lái)，極大地提高了系統(tǒng)的電流密度(113 a/m3)和產(chǎn)氫速率(1.16 m3 h2/m3 d)。與此同時(shí)，棕櫚油廠廢水(pome)中有機(jī)物去除率達(dá)到73%，比單室mecs有機(jī)物的去除表現(xiàn)出更優(yōu)的性能。相對(duì)高效的h2回收率(r h2=78%)和庫(kù)侖效率(ce=57%)也證實(shí)了從pome有機(jī)物中去除高比例的電子以產(chǎn)生大于96%純h2的可能性。mec滋養(yǎng)了pome廢水降解微生物群體，同時(shí)刺激了陽(yáng)極生物膜中電活性微生物的生長(zhǎng)，促使h2的快速生成。迄今為止php-mec的整體h2回收率、cod去除率和能源效率都優(yōu)于由其他外部可再生能源驅(qū)動(dòng)的mecs。它在可持續(xù)處理含油廢水方面有很大的潛力，為設(shè)計(jì)有效的生物策略從復(fù)雜的工業(yè)廢水中回收能源提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)指導(dǎo)。

相關(guān)研究成果發(fā)表在《國(guó)際氫能雜志》(international journal of hydrogen energy)上，新疆理化所為第一完成單位，馬來(lái)西亞國(guó)立大學(xué)(ukm)為合作單位。分離材料與技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)的阿卜杜克熱木·喀迪爾助理研究員和碩士研究生宋東升為共同第一作者，阿卜杜克熱木·喀迪爾助理研究員和馬鵬程研究員為共同通訊作者。此項(xiàng)工作得到了中國(guó)科學(xué)院和馬來(lái)西亞國(guó)立大學(xué)的共同支持。