海底沉积层是一个巨大的能源库，取之不尽，用之不竭。处在沉积层的泥巴看似不起眼，却有着大用途。它们作为新兴的能源材料，可以用来发电，为人类探索开发深海资源提供了一把钥匙。

　　作为国家海洋局海洋可再生能源专项资金项目，由中国海洋大学材料科学与工程研究院教授付玉彬牵头的“海泥电池能源供电关键共性技术及驱动监测仪器实海验证研究”项目在海泥发电技术研究领域取得重要突破，并填补了国内空白。记者了解到，目前付玉彬团队已完成了国内最大海泥发电装备海底布放、驱动监测仪器长期运行和装备回收，研究成果受到了业内专家的一致好评。

■本报记者 王晶

▶深海仪器用电难题亟待破解

　　进军深远海已成为当前海洋事业发展的必然趋势。在深海开发的过程中，许多小型监测仪器需要布放在深远海，长期监测海洋环境参数变化，这些深海仪器要在大洋工作数年或者更长的时间，因此仪器电源使用时间的长短关系到深海实验项目的成败。

　　目前，科研领域主要采用可充电蓄电池、高性能电池组和电缆等方式供给实验设备电源，但这些难以满足深海水下长期探测的需要，已成为限制海洋探测和监测技术发展的主要瓶颈之一。我国迫切需要研究一种新型能源材料技术，以满足海洋开发和监测的需求。

▶率先提出海底泥电池概念

　　“如果利用海泥发电，就能解决上述难题。”付玉彬说，“这类电池造价较低，可用于深远海水下仪器的电源补给、海洋环境污染治理、海泥微生物菌种筛选等诸多方面。该领域研究符合国际和国内低碳、环保和新型能源材料技术的发展趋势，具有重要的研究意义和应用前景。”

　　付玉彬告诉记者，传统的海洋能源是以水体为主要能量来源，例如波浪能、潮流能、温差能等。海底沉积层也是一个巨大的能源宝库，他们研究的项目在国际上率先提出了海底沉积物可再生能源新概念——海底沉积层燃料电池。

　　海底沉积层燃料电池（简称“海泥电池”）是指以海底沉积层为电极电解质发电的技术。“我们根据电池负极材料不同，开发了海泥生物燃料电池和泥镁燃料电池。其中，海泥生物燃料电池以石墨材料为负极或阳极，用于收集海泥细菌产生的电子。泥镁燃料电池以金属镁材料为负极或阳极，以释出电子。这两种新技术均是利用海底沉积层作为电解质传递能量，是新型的海洋能源材料，可以为海底仪器提供电源。”付玉彬说。

　　该项目要反复开展海泥电池能源补给关键共性技术和演示验证研究，包括电池结构模块优化设计和验证、电池升压模块和储能模块研究、监测仪器和不同模块组装和电路设计、系统水密性设计、在实验室条件和实海条件下驱动监测仪器的平稳运行等。

▶走出困境 成功实现持续产电

　　8月的青岛，在烈日炎炎的胶州湾海面，温度高达40℃。付玉彬和他的团队顶着酷暑高温，穿着厚厚的防水服，反复进行海上试验。

　　自2011年立项以来，项目组克服了经费不足、时间紧张、海底条件复杂等重重困难，排除了海底底栖动物和沉积蛤蜊壳层影响等技术障碍，在胶州湾成功实现海泥发电装备的布放并持续产电。

　　2011年至2014年，经过了小型、中型和大型多代海泥发电装备结构优化设计、升压和储能器件设计、实海布放和施工设计等关键技术研究，项目组成功设计了抗海流冲刷、抗倒伏、抗沉降、耐腐蚀和水密性良好的海泥电池大型装备。该装备直径2米、高1.6米，产电能力强劲。

　　海泥

　　生物燃料电池和泥镁燃料电池两类

　　海泥电池装备输出电压分别

　　为5伏、12伏，输出功率均达到瓦级，可以满足一般海洋监测仪器的电压和用电需求。山东省海洋环境监测技术重点实验室海上现场测试表明，海泥电池已经驱动海洋温深仪、海洋水温自动记录仪、温盐深仪等监测仪器长期运行10个月以上。目前，这两类海泥电池装备继续在海上驱动监测仪器正常运行。

　　付玉彬表示，经过研究，项目组实现了海泥电池结构的系列化设计，设计了两个系列的海泥电池装备7套，加工出适合于海泥电池使用的升压和储能器，并根据实海施工要求，设计加工了模块化的海泥电池，实现了海上组装、海底布放、监测仪器运行和装备回收。

　　“胶州湾实海验证结果表明，海泥电池可以作为监测仪器的长期电源供给，已经驱动海洋监测仪器温深仪，温盐深仪海上连续运行16个月以上。我们的项目突破了海泥电池供电的关键共性技术，并实现了海底长期运行的验证。这将为海底仪器电源供给奠定共性技术基础，应用前景广阔。”付玉彬说。

　　付玉彬告诉记者，项目研究取得的突破得益于中国海洋大学多学科、多平台的支撑。“在海泥电池研发过程中，正是这种不同专业的协作和跨学科交叉，使得我们在该领域取得了重要进展，也为下一步海泥电池的工程化和产业化发展奠定了基础。”▲海上布放海泥电池▶现场测试海泥电池