近日 ， 美国加州大学洛杉矶分校（UCLA）领导的团队在微生物燃料电池领域取得重大突破 。 他们利用天然细菌从废水有机物中提取电子 ， 产生了可观的电流 ， 这一成果于当地时间9月16日刊登在《科学》杂志中 。 UCLA教授Yu Huang说：“用废水中发现的细菌构筑能源回收系统 ， 为环境可持续性注入了新活力 。 细菌可通过分解有害化合物净化地下水 。 现在 ， 我们借鉴这一过程 ， 建立了一套生产可再生能源的方法 。 ”
本文图片
搭载了银纳米粒子的微生物燃料电池 。
【微生物|银与细菌“携手”，微生物燃料电池效率倍增】在新研究中 ， Huang关注了希瓦氏菌属（Shewanella）细菌 。 希瓦氏菌拥有突出的发电能力 ， 常常被广泛关注 ， 可以在土壤、废水和海水等各种环境中茁壮成长 ， 并且不会挑剔氧气水平 。 希瓦氏菌能够自然地将有机废物分解成小分子 ， 并在代谢过程中产出副产品——电子 。 当细菌在电极上形成细菌薄膜时 ， 可以捕获部分电子 ， 形成微生物燃料电池 。 然而 ， 此前由希瓦氏菌驱动的微生物燃料电池从未形成足够的电流 ， 因而不具有工业应用价值 。
为了解决这个问题 ， 研究人员在一种石墨烯氧化物电极上添加了银纳米粒子 。 纳米粒子释放出银离子 ， 细菌代谢过程产生的电子将其还原为纳米银粒子 ， 然后整合到细胞中 。 纳米银粒子在进入细菌内部后 ， 会像微观传输线一般 ， 捕获更多由细菌产生的电子 。 UCLA化学和生物化学教授Xiangfeng?Duan说：“纳米银粒子就像一条专属电子的快车道 ， 加快了提取电子的速率 ， 并提高了捕获电子的数量 。 ”
随着电子传输效率的提高 ， 注入了纳米银粒子的希瓦氏菌菌膜能够将超过80%的代谢电子输出到外部电路 ， 产生0.66毫瓦/平方厘米的功率——这几乎是目前最好的微生物燃料电池功率的两倍左右 。 研究人员表示 ， 随着电流的增加和效率的提高 ， 基于希瓦氏菌-银杂交的燃料电池有望具备实用价值 。
科界原创 编译：雷鑫宇 审稿：西莫 责编：陈之涵
期刊来源：《科学》
期刊编号：0036-8075
原文链接：https://phys.org/news/2021-09-infuse-bacteria-silver-power-efficiency.html
版权声明：本文由科界平台原创编译 ， 中文内容仅供参考 ， 一切内容以英文原版为准 。 转载请注明来源科技工作者之家—科界App 。
推荐阅读
- 数字化|零售数字化转型显效 兴业银行手机银行接连获奖
- 智能化|适老化服务让银行更有温度
- 微信|积极落实互联互通，微信收款码支持云闪付及银行APP支付物料落地
- 产品|泰晶科技与紫光展锐联合实验室揭牌
- 最新消息|IT系统出错 英国银行给7.5万人多发11亿工资
- 人物|造车三兄弟的“喜与忧”：销量暴增但问题加剧，一人舒服两人困难？
- 微信|微信支付“九宫格”全面支持开通中国银联云闪付
- Insight|太卷了！太不容易了！
- 银行|银行卡、社保卡可直接刷卡坐公交 上海公交开始试点
- IT|美国CDC：无论接种疫苗与否 民众应避免邮轮旅行