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科学家将银纳米颗粒添加到细菌 以获得更高效的微生物燃料电池

日期:2021-09-26    来源:《科学》杂志

国际新能源网

2021
09/26
14:27
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关键词: 微生物燃料电池 燃料电池 燃料电池微生物

据外媒报道,微生物燃料电池是一种颇具前景的发电新技术,但到目前为止,研究人员被它们的低效率所困扰。现在,加州大学洛杉矶分校的研究人员已经找到了从它们身上获取更多能量的方法,即通过给细菌“喂食”银来使它们更具导电性。

一些细菌通过其正常的新陈代谢过程产生电子,微生物燃料电池利用这一点来产生电力。在电极上的薄膜中培养它们,给它们喂食有机物,然后,研究人员就能获得一个在帮助清理废水的同时发电的设备。至少,这就是它在理想世界中的工作方式,但实际上很少有电子能够以足够快的速度逃离细菌膜并进入电极以提供足够的电流和功率。。

因此,在新研究中,加州大学洛杉矶分校的团队寻找到了提高发电量的方法。研究人员从名为Shewanella oneidensis的细菌开始,这是一种有前景的燃料电池微生物,在低氧环境中茁壮成长。事实证明,它的效率受到细菌膜的限制,电子很难通过它“逃逸”。

因此研究人员通过在细菌内部植入传输线来解决这个问题。研究小组在由氧化石墨烯制成的电极上培育出Shewanella oneidensis细菌,该电极中嵌入了银离子。细菌将这些离子还原成纳米颗粒,纳入其细胞内,这有助于更多电子逃到其膜外。

该研究的通讯作者段向峰说:“将银纳米粒子加入细菌中,就像为电子创造了一条专用快车道,这使我们能够提取更多的电子,而且速度更快。”

研究小组说,经过改进后,细菌现在将其产生的81%的电子送入电极。这产生了每平方厘米0.66毫瓦的功率,研究人员称这是微生物燃料电池的最高功率密度,差距相当大。这一突破可能有助于使微生物燃料电池在现实世界中更加实用。

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