绝对想不到有人用尿提炼黄金有人用尿获取能量

2025-04-13 | 来源: 环球科学 | 转到微信 | 有0人参与评论 | 字体: 放大缩小 | 收藏 | 打印

撰文｜王怡博审校｜clefable

当代化学的雏形——炼金术起始于黑暗的中世纪。那时的炼金术士相信存在一种贤者之石（Philosopher's Stone），能够作为催化剂将常见的贱金属转化为更宝贵的金。

德国炼金术士亨尼希·布兰德（Hennig Brand）也痴迷于寻找所谓的贤者之石，不惜耗尽钱财。一天，布兰德在一本名为“400 Auserlensene Chemische Process”的书中看到了一个配方，该配方使用明矾、硝石（硝酸钾）和一定浓度的尿液将金属转化为银（其实该配方不起作用）。这启发他把炼金的目标投向了黄色的尿液。

大约在1669年，布兰德开始收集数千升尿液，静置数天后，开始煮沸尿液，使其变成浓稠的浆液，接着进行加热。结果并没有得到他心心念念的贤者之石，而是得到了一种黑色物质。然后，他把这些物质与沙子一起加热，最后冷凝得到了一种白色固体。它可以在黑暗中发光，布兰德为它取名为磷（Phosphorus）。磷成了有纪录以来首个被发现的元素。

这次试图从尿液中提炼黄金的试验意外让布兰德发现了新元素，同时标记着炼金术的结束，以及化学作为一门科学的开始。

那个时代，收集尿液是一种常见的做法，因为尿液有很多用途，比如可以作为农作物的肥料。但现在，有了化肥等工业化学品，我们很少见到有谁会专门收集尿液来加以利用，除了那些不走寻常路的科学家们。

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电化学系统中的尿液

你或许听说过燃料电池——一种把燃料（常见的燃料为氢气）所具有的化学能直接转换为电能的化学装置，一些科学家会告诉你还有一种类似的系统：微生物燃料电池。早在20世纪90年代，科学家发现微生物能促进电子转移，可以在没有外部氧化还原介质或分解产物的支持下将电子转移到阴极。

人类尿液主要由水（93%～96%）、尿素（约2%）、无机盐（氯化物）、氨、有机酸等组成，其化学成分因生活方式、健康状况而异。考虑到每人每天大约产生1.5～2升尿液，全球人口约为77亿，那么全球每天尿液产量估计在（1.16～1.54）×10^10升范围内，相当于每年产生（4.22～5.62）×10^12升尿液。而且尿液的电导率较高，若用于电池，或有助于提高电池的电化学性能。

因此，研究微生物燃料电池的一些科学家把目光投向了人类尿液，制得了一些以人类尿液为底物的生物电化学系统。随着尿液被送入电池，尿液的主要成分——尿素会被分解为氮气、水和氢气。而且每升尿液含有约9.3克尿素，理论上，每升尿液可以产生8.64千瓦时的电力，足以供电6小时。2013年，英国科学家就发现了一种用尿液为手机充电的方法。

英国布里斯托机器人实验室的研究者让尿液通过微生物燃料电池堆来发电。如此产生的电力足够为一部三星手机充电，从而实现短信发送、网页浏览和进行短暂通话。它还能产生足够的电力，来为一个厕所隔间基于LED的照明系统供电。他们已经基于这样的系统制成了一个小便池原型——Pee-Power，并已经安装在大学校园里。